Luận văn thạc sĩ hus xây dựng bản đồ nguy cơ xói mòn đất và đề xuất mô hình sản xuất nông nghiệp hợp lý cho huyện quản bạ tỉnh hà giang

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu hus xây dựng bản đồ nguy cơ xói mòn đất và đề xuất mô hình sản xuất nông nghiệp hợp lý cho huyện, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Nguyễn Thị Mai Hương
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Thiện
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Xây Dựng Bản Đồ Nguy Cơ Xói Mòn Đất Và Đề Xuất Mô Hình Sản Xuất Nông Nghiệp Hợp Lý Cho Huyện Quản Bạ - Tỉnh Hà Giang
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Tổng quan về xói mòn đất
• 1.1.1.1. Khái niệm xói mòn đất
• 1.1.1.2. Các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất
• 1.1.1.3. Phân loại xói mòn đất
• 1.1.1.4. Lịch sử nghiên cứu xói mòn đất
• 1.1.1.4.1. Lịch sử nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới
• 1.1.1.4.2. Lịch sử nghiên cứu xói mòn đất tại Việt Nam
• 1.1.2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.1.2.1. Đối tượng nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu
• 1.1.2.2. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu
• 1.1.2.3. Phương pháp khảo sát thực địa
• 1.1.2.4. Phương pháp xây dựng bản đồ nguy cơ xói mòn đất
• 1.1.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 1.1.3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ảnh hưởng đến xói mòn đất tại vùng nghiên cứu
• 1.1.3.1.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên
• 1.1.3.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội huyện Quản Bạ
• 1.1.3.2. Kết quả đánh giá xói mòn đất và lập bản đồ xói mòn đất vùng nghiên cứu
• 1.1.3.2.1. Xác định các hệ số xói mòn đất
• 1.1.3.2.2. Phân vùng nguy cơ xói mòn đất huyện Quản Bạ
• 1.1.3.3. Đề xuất mô hình sản xuất nông nghiệp hợp lý cho huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang
• 1.1.3.3.1. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu xói mòn đất
• 1.1.3.3.2. Đề xuất mô hình sản xuất nông nghiệp hợp lý cho huyện Quản Bạ
• 1.2. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 1.3. TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng quan về bản đồ nguy cơ xói mòn đất tại Quản Bạ

Bản đồ nguy cơ xói mòn đất là công cụ quan trọng trong việc quản lý tài nguyên đất, đặc biệt tại huyện Quản Bạ, Hà Giang. Khu vực này có địa hình phức tạp và khí hậu khắc nghiệt, dẫn đến tình trạng xói mòn đất nghiêm trọng. Việc xây dựng bản đồ này không chỉ giúp xác định các khu vực có nguy cơ cao mà còn cung cấp thông tin cần thiết cho việc quy hoạch và phát triển nông nghiệp bền vững.

1.1. Khái niệm và vai trò của bản đồ xói mòn đất

Bản đồ xói mòn đất là tài liệu thể hiện mức độ xói mòn tại các khu vực khác nhau. Nó giúp các nhà quản lý và nông dân nhận diện được các vùng đất dễ bị tổn thương, từ đó có biện pháp bảo vệ và cải thiện chất lượng đất.

1.2. Tình hình xói mòn đất tại huyện Quản Bạ

Huyện Quản Bạ có địa hình đồi núi với độ dốc lớn, khiến cho xói mòn đất diễn ra mạnh mẽ. Theo các nghiên cứu, lượng đất bị mất do xói mòn hàng năm tại đây rất lớn, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh kế của người dân.

II. Vấn đề xói mòn đất và thách thức tại Quản Bạ

Xói mòn đất tại Quản Bạ không chỉ là vấn đề môi trường mà còn là thách thức lớn đối với phát triển nông nghiệp bền vững. Các yếu tố như khí hậu, địa hình và hoạt động của con người đều góp phần làm gia tăng tình trạng này.

2.1. Các yếu tố gây xói mòn đất

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất, bao gồm độ dốc địa hình, lượng mưa, và sự che phủ của thực vật. Đặc biệt, mưa lớn và tập trung trong thời gian ngắn là nguyên nhân chính dẫn đến xói mòn nghiêm trọng.

2.2. Hệ lụy của xói mòn đất đối với nông nghiệp

Xói mòn đất làm giảm độ phì nhiêu của đất, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng. Điều này không chỉ gây thiệt hại về kinh tế mà còn đe dọa an ninh lương thực tại địa phương.

III. Phương pháp xây dựng bản đồ nguy cơ xói mòn đất

Việc xây dựng bản đồ nguy cơ xói mòn đất tại Quản Bạ được thực hiện thông qua các phương pháp hiện đại như GIS và viễn thám. Những công nghệ này cho phép thu thập và phân tích dữ liệu một cách chính xác và hiệu quả.

3.1. Sử dụng công nghệ GIS trong nghiên cứu

Công nghệ GIS giúp tích hợp và phân tích dữ liệu không gian, từ đó tạo ra bản đồ xói mòn đất chính xác. Việc này cho phép các nhà nghiên cứu đánh giá được mức độ xói mòn tại từng khu vực cụ thể.

3.2. Phương pháp USLE trong đánh giá xói mòn

Mô hình USLE (Universal Soil Loss Equation) là phương pháp phổ biến để tính toán lượng đất bị xói mòn. Mô hình này dựa trên các yếu tố như độ dốc, loại đất, và lượng mưa, giúp đưa ra dự đoán chính xác về xói mòn đất.

IV. Đề xuất mô hình nông nghiệp bền vững cho Quản Bạ

Để giảm thiểu xói mòn đất, việc áp dụng mô hình nông nghiệp bền vững là cần thiết. Mô hình này không chỉ giúp bảo vệ đất mà còn nâng cao năng suất cây trồng và cải thiện sinh kế cho người dân.

4.1. Mô hình nông lâm kết hợp

Mô hình nông lâm kết hợp là giải pháp hiệu quả để bảo vệ đất và tăng cường độ che phủ thực vật. Việc trồng cây lâm nghiệp kết hợp với cây nông nghiệp giúp giảm thiểu xói mòn và cải thiện chất lượng đất.

4.2. Các biện pháp canh tác bền vững

Các biện pháp như canh tác trên đất dốc, sử dụng phân hữu cơ, và áp dụng kỹ thuật giữ nước sẽ giúp giảm thiểu xói mòn đất. Những biện pháp này không chỉ bảo vệ môi trường mà còn nâng cao năng suất cây trồng.

V. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu về xói mòn đất và mô hình nông nghiệp bền vững tại Quản Bạ đã chỉ ra những giải pháp khả thi để giảm thiểu tình trạng xói mòn. Những ứng dụng này có thể được áp dụng rộng rãi trong các khu vực khác có điều kiện tương tự.

5.1. Kết quả đánh giá xói mòn đất

Kết quả đánh giá cho thấy nhiều khu vực tại Quản Bạ có nguy cơ xói mòn cao. Việc lập bản đồ xói mòn đã giúp xác định các khu vực cần được bảo vệ và cải tạo.

5.2. Ứng dụng mô hình nông nghiệp bền vững

Mô hình nông nghiệp bền vững đã được thử nghiệm tại một số hộ dân và cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm thiểu xói mòn đất và nâng cao năng suất cây trồng.

VI. Kết luận và triển vọng tương lai cho Quản Bạ

Việc xây dựng bản đồ nguy cơ xói mòn đất và áp dụng mô hình nông nghiệp bền vững tại Quản Bạ là bước đi quan trọng trong việc bảo vệ tài nguyên đất. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp hiệu quả hơn để ứng phó với tình trạng xói mòn đất.

6.1. Tầm quan trọng của bảo vệ đất

Bảo vệ đất không chỉ là trách nhiệm của chính quyền mà còn là nhiệm vụ của mỗi người dân. Việc nâng cao nhận thức về xói mòn đất và các biện pháp bảo vệ là rất cần thiết.

6.2. Hướng đi cho nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới trong quản lý đất đai và nông nghiệp, nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ tài nguyên đất tại Quản Bạ và các khu vực khác.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thoái hóa tài nguyên đất do xói mòn là thách thức môi trường đặc biệt nghiêm trọng tại các vùng đồi núi phía Bắc Việt Nam. Tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang – khu vực vùng cao biên giới thuộc Công viên Địa chất Toàn cầu Cao nguyên đá Đồng Văn có tọa độ địa lý từ 22°57’ đến 23°10’ vĩ độ Bắc và 104°40’30” đến 105° kinh độ Đông – địa hình bị chia cắt hiểm trở với phần lớn diện tích có độ dốc trên 25 độ. Áp lực gia tăng dân số cùng tập quán canh tác ngô độc canh trên đất dốc đã khiến lớp đất mặt màu mỡ bị rửa trôi nhanh chóng. Hơn 70% đến 85% tổng lượng mưa trong năm tập trung dồn dập vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10), kết hợp với độ che phủ rừng còn hạn chế ở nhiều sườn đồi, tạo nên động năng dòng chảy bề mặt cực lớn, thường xuyên gây lũ quét, sạt lở và làm suy giảm nghiêm trọng quỹ đất canh tác vốn chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ toàn huyện.

Nhằm giải quyết bài toán cấp bách này, luận văn thạc sĩ khoa học chuyên ngành Khoa học môi trường của tác giả Nguyễn Thị Mai Hương (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, dưới sự hướng dẫn của PGS. Lê Văn Thiện, hoàn thành năm 2015) đã thực hiện đề tài nghiên cứu định lượng nguy cơ xói mòn đất và đề xuất mô hình nông nghiệp thích ứng. Nghiên cứu hướng tới ba mục tiêu cụ thể: xác định các thông số xói mòn chuyên biệt cho vùng núi đá cao Quản Bạ; thành lập bản đồ nguy cơ xói mòn đất tỷ lệ 1:25.000 bằng công nghệ GIS; và xây dựng giải pháp canh tác nông nghiệp bền vững. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi cung cấp cơ sở dữ liệu chuẩn xác để chính quyền địa phương kiểm soát lượng mất đất trung bình hàng năm, hướng tới mục tiêu duy trì xói mòn dưới ngưỡng cho phép 5 tấn/ha/năm, đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế trên 1 đơn vị diện tích canh tác cho đồng bào dân tộc thiểu số.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết động lực học xói mòn do nước và Phương trình Mất đất Phổ dụng (USLE – Universal Soil Loss Equation) do Wischmeier và Smith phát triển năm 1978. Mô hình USLE là công cụ kinh nghiệm chuẩn hóa toàn cầu để lượng hóa lượng đất mất trung bình hàng năm theo công thức toán học: A = R × K × L × S × C × P.

Trong đó, năm nhóm nhân tố cốt lõi được lượng hóa đồng bộ:

1. Hệ số xói mòn do mưa (R): Thước đo động năng và sức mạnh dòng chảy tràn bề mặt do mưa tạo ra.
2. Hệ số mẫn cảm xói mòn của đất (K): Biểu thị tính dễ bị tổn thương và khả năng chống chịu rửa trôi của từng loại đất, phụ thuộc vào thành phần cấp hạt, cấu trúc đoàn lạp và hàm lượng mùn hữu cơ.
3. Hệ số địa hình (LS): Đại lượng tích hợp chiều dài sườn dốc (L) và góc dốc (S), phản ánh mức độ gia tăng vận tốc dòng chảy mặt khi địa hình dốc đứng.
4. Hệ số lớp phủ thực vật (C): Tỷ số đánh giá mức độ che chắn bề mặt của thảm thực bì tự nhiên hoặc cây trồng nông nghiệp nhằm hấp thu động năng hạt mưa.
5. Hệ số biện pháp kỹ thuật chống xói mòn (P): Tỷ số phản ánh hiệu quả giảm dòng chảy của các công trình cơ học như ruộng bậc thang, rãnh phân lũ hoặc đường đồng mức.

Bên cạnh mô hình USLE, đề tài kế thừa lý thuyết phân cấp độ dốc trong quy hoạch nông nghiệp của Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp, kết hợp các quan điểm sinh thái học cảnh quan về mô hình canh tác nông lâm kết hợp bền vững trên đất dốc (SALT).

Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện mô hình hóa không gian, nghiên cứu thu thập và xử lý hệ thống dữ liệu đa nguồn: số liệu quan trắc khí tượng thủy văn nhiều năm tại các trạm đo mưa khu vực; bản đồ thổ nhưỡng tỷ lệ 1:25.000 do Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp thành lập; bản đồ hiện trạng sử dụng đất và hiện trạng rừng huyện Quản Bạ năm 2014; cùng dữ liệu mô hình số độ cao (Digital Elevation Model – DEM).

Quy trình phân tích được thực hiện trên phần mềm ArcGIS 10.0 thông qua các bước kỹ thuật:

• Tính toán hệ số R: Áp dụng phương trình hồi quy thực nghiệm dựa trên tổng lượng mưa trung bình năm và phân bố mưa ngày.
• Tính toán hệ số K: Xác định theo bảng chỉ số xói mòn thực nghiệm của các loại đất chính ở Việt Nam theo công thức ISSS và toán đồ chuẩn, phân loại theo thang Katrinski.
• Tính toán hệ số LS: Xây dựng lưới hướng dòng chảy (Flow Direction) và tích lũy sườn dốc từ DEM, áp dụng thuật toán Toxopeus cho sườn dốc dưới 20 độ và phương trình Gaudasasmita cho sườn dốc trên 20 độ.
• Tính toán hệ số C và P: Giải đoán lớp phủ thực vật và hiện trạng canh tác, gán trọng số C*P chi tiết cho từng loại hình rừng và cây trồng.
• Chồng lớp không gian (Raster Overlay): Tích hợp 4 lớp bản đồ đơn tính để kết xuất bản đồ xói mòn đất A, phân thành 7 cấp độ nguy cơ từ rất yếu đến mãnh liệt.

Nghiên cứu áp dụng phương pháp điều tra mẫu bao phủ toàn bộ 13 đơn vị hành chính xã, thị trấn của huyện Quản Bạ kết hợp khảo sát thực địa tại các điểm nóng xói mòn, sườn đồi dốc cao và các khu vực ruộng bậc thang dọc thung lũng sông Miện. Việc lựa chọn công nghệ GIS kết hợp USLE đảm bảo tính chính xác cao, rút ngắn thời gian xử lý dữ liệu không gian phức tạp và tối ưu hóa chi phí nghiên cứu so với các phương pháp đo đạc ô tiêu chuẩn đơn lẻ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô hình hóa và phân tích dữ liệu không gian mang lại những phát hiện quan trọng về thực trạng xói mòn đất tại huyện Quản Bạ:

• Phân hóa rõ nét của hệ số xói mòn do mưa (R): Lượng mưa tập trung cao độ trong 6 tháng mùa mưa (chiếm 70% đến 85% tổng lượng mưa năm). Các trận mưa rào cường độ lớn trên 25 mm/h với vận tốc hạt mưa đường kính 5 mm đạt tới 9 m/s tạo áp lực bóc tách bề mặt rất mạnh, khiến hệ số R đạt giá trị cao nhất tại các xã vùng cao đón gió ẩm.
• Hệ số mẫn cảm xói mòn đất (K) dao động mạnh: Đất mùn vàng trên núi đỏ có hệ số K thấp khoảng 0,15 đến 0,16 nhờ cấu trúc đoàn lạp bền vững và hàm lượng chất hữu cơ cao. Ngược lại, nhóm đất feralit đỏ vàng trên đá sét và đất xám feralit có hệ số K lên đến 0,20 đến 0,23, thể hiện mức độ dễ bị rửa trôi tầng mặt khi mất lớp phủ sinh học.
• Tác động sâu sắc của hệ số canh tác và quản lý (CP): Rừng giàu tự nhiên có hệ số CP tối ưu ở mức 0,00047, trong khi đất trồng cây hàng năm trên nương dốc từ 15 đến 20 độ có hệ số CP lên tới 0,07800 (cao gấp hơn 165 lần so với rừng giàu). Đất trống có cây bụi và đất chăn thả gia súc có hệ số CP dao động từ 0,01500 đến 0,07500.
• Sự tập trung diện tích nguy cơ xói mòn cao: Phân vùng nguy cơ xói mòn cho thấy diện tích mất đất cấp độ mạnh đến rất mạnh (>50 đến trên 100 tấn/ha/năm) phân bố chủ yếu ở các sườn núi dốc trên 25 độ bị mất rừng tự nhiên và chuyển sang trồng ngô, dong riềng không có công trình giữ nước. Ngược lại, vùng xói mòn rất yếu (<5 tấn/ha/năm) tập trung tại các cánh rừng đặc dụng và khu vực ruộng bậc thang ổn định.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng xói mòn nghiêm trọng tại Quản Bạ xuất phát từ sự kết hợp bất lợi giữa yếu tố tự nhiên và nhân sinh. Địa hình karst chia cắt mạnh với nhiều sườn dốc trên 25 độ làm gia tăng năng lượng dòng chảy mặt gấp 4 lần khi tốc độ dòng chảy tăng gấp đôi. Trong khi đó, thói quen canh tác nương rẫy truyền thống, phát dọn thực bì triệt để đầu mùa mưa và độc canh cây ngô đã để lộ mặt đất trần đúng vào thời điểm các trận mưa rào tháng 5 - tháng 7 diễn ra dồn dập.

So sánh với các nghiên cứu thực nghiệm tại vùng núi Tây Bắc và Tây Nguyên của các nhà khoa học trước đây, lượng mất đất trên sườn dốc 15 độ trồng cây ngắn ngày không có biện pháp che phủ có thể lên tới 200 - 300 tấn/ha/năm, làm trôi mất hàng chục tấn chất hữu cơ và dinh dưỡng N, P, K mỗi héc-ta. Kết quả nghiên cứu tại Quản Bạ hoàn toàn tương thích với các quy luật động lực học đất này. Toàn bộ các phát hiện được thể hiện trực quan qua bản đồ nguy cơ xói mòn đất 7 cấp màu chuẩn hóa (từ màu xanh lá mạ cho cấp rất yếu đến màu da cam và đỏ thẫm cho các cấp xói mòn nghiêm trọng), đi kèm bảng thống kê diện tích cụ thể của từng cấp độ, tạo công cụ trực quan hỗ trợ đắc lực cho công tác quy hoạch lãnh thổ.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giảm thiểu thất thoát tài nguyên đất và thiết lập nền nông nghiệp bền vững tại Quản Bạ, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp đồng bộ:

1. Ứng dụng kỹ thuật canh tác nông lâm kết hợp trên đất dốc (SALT và SALT2): Triển khai mô hình SALT (Kỹ thuật canh tác đất dốc) và SALT2 (Nông lâm súc kết hợp) trên các diện tích đất dốc từ 15 đến 25 độ. Thiết lập các băng rào chắn cây họ đậu phân xanh (như muồng hoa vàng, cỏ vertiver, keo dậu) theo đường đồng mức với khoảng cách 4 đến 6 mét một băng. Biện pháp này giúp giảm tốc độ dòng chảy mặt trên 60%, giữ lại hơn 80% lượng bùn cát rửa trôi và bổ sung lượng lớn sinh khối mùn hữu cơ cho đất. (Chủ thể thực hiện: Phòng Nông nghiệp & PTNT huyện Quản Bạ phối hợp cùng các Hợp tác xã; Mục tiêu: Áp dụng trên 1.500 ha đất nương rẫy; Lộ trình: 2016 – 2020).

2. Khoanh nuôi tái sinh và tăng cường bảo vệ rừng đầu nguồn: Dừng triệt để việc khai phá nương rẫy mới trên sườn dốc trên 25 độ theo đúng quy chuẩn lâm nghiệp. Chuyển hóa toàn bộ đất trống đồi trọc dốc cao sang đất lâm nghiệp thông qua khoanh nuôi tái sinh tự nhiên và trồng rừng hỗn giao bản địa. Động thái này giúp duy trì hệ số bảo vệ đất C dưới ngưỡng 0,00235 và nâng tỷ lệ che phủ rừng toàn huyện đạt trên 55%. (Chủ thể thực hiện: Hạt Kiểm lâm Quản Bạ và Ban Quản lý rừng phòng hộ; Lộ trình: Thực hiện thường xuyên giai đoạn 2016 – 2025).

3. Xây dựng công trình cơ học hỗ trợ chống xói mòn: Quy hoạch mở rộng và kiên cố hóa hệ thống ruộng bậc thang tại các khu vực sườn dốc thoải có nguồn nước tự chảy; xây dựng bờ kè đá chân nương, rãnh tiêu nước phân tán đỉnh dốc nhằm triệt tiêu sức xói mòn dạng mương xói. Mục tiêu đưa lượng mất đất hàng năm tại các vùng chuyên canh xuống dưới mức an toàn 10 tấn/ha/năm. (Chủ thể thực hiện: UBND các xã và cộng đồng dân cư địa phương; Lộ trình: 2016 – 2022).

4. Đổi mới cơ cấu cây trồng và tập huấn kỹ thuật canh tác che phủ: Chuyển đổi các diện tích ngô độc canh kém hiệu quả sang trồng cây lâu năm có tán che rộng kết hợp cây dược liệu bản địa (thảo quả, atisô, tam thất) dưới tán rừng. Tổ chức các lớp tập huấn kỹ thuật cày bừa theo đường đồng mức, giữ lại tàn dư thực vật che phủ gốc và ủ phân hữu cơ cho ít nhất 80% hộ nông dân tại các xã trọng điểm. (Chủ thể thực hiện: Trạm Khuyến nông huyện Quản Bạ; Lộ trình: 2016 – 2018).

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu cung cấp giá trị học thuật và thực tiễn chuyên sâu cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Cơ quan quản lý Nhà nước và chính quyền địa phương: UBND huyện Quản Bạ, Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Hà Giang sử dụng hệ thống bản đồ số và cơ sở dữ liệu xói mòn để quy hoạch phân vùng sử dụng đất, phân bổ chỉ tiêu cây trồng và hoạch định chiến lược phòng chống thiên tai, giảm thiểu rủi ro lũ quét sạt lở.
• Chuyên gia quy hoạch nông – lâm nghiệp và cán bộ địa chính xã: Ứng dụng các thông số kỹ thuật về độ dốc, hệ số LS, hệ số K và mô hình SALT để thiết kế phương án giao đất giao rừng, chuyển đổi cơ cấu kinh tế nông nghiệp thích ứng với điều kiện địa hình miền núi hiểm trở.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Môi trường, Địa lý, Thổ nhưỡng: Sử dụng công trình như một tài liệu tham khảo mẫu mực về phương pháp tích hợp mô hình USLE trong môi trường GIS để định lượng suy thoái đất tại các khu vực có địa hình phức tạp, thiếu hụt mạng lưới trạm đo vi khí hậu.
• Các tổ chức phi chính phủ (NGOs) và ban quản lý dự án phát triển nông thôn: Khai thác kết quả đề tài để xây dựng các dự án tài trợ phát triển sinh kế bền vững, bảo tồn tài nguyên đất và nguồn nước đầu nguồn gắn liền với mục tiêu xóa đói giảm nghèo cho đồng bào vùng cao.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình USLE kết hợp GIS mang lại ưu thế vượt trội nào trong đánh giá xói mòn tại Quản Bạ? Sự kết hợp này cho phép định lượng hóa lượng đất mất theo không gian phân tán liên tục thay vì chỉ tính toán trên các điểm quan trắc cục bộ. Thông qua công nghệ xử lý ảnh và GIS tỷ lệ 1:25.000, nghiên cứu đã bóc tách chính xác 4 lớp nhân tố (R, K, LS, C*P) cho toàn bộ diện tích huyện, giúp trực quan hóa các điểm nóng xói mòn với độ tin cậy khoa học cao và chi phí tối ưu.

2. Tại sao các khu vực có độ dốc trên 25 độ không được bố trí sản xuất cây nông nghiệp hàng năm? Theo quy chuẩn khoa học đất, khi độ dốc vượt 25 độ, động năng dòng chảy bề mặt tăng theo hàm mũ, khiến lượng đất mất hàng năm có thể vượt ngưỡng 100 đến 200 tấn/ha/năm nếu canh tác cây ngắn ngày. Việc xới xáo đất trên sườn dốc đứng phá hủy hoàn toàn tầng thổ nhưỡng trong 2 đến 3 vụ canh tác, biến đất thành núi trọc và gây sạt lở đất nghiêm trọng.

3. Hệ số canh tác và quản lý (CP) đóng vai trò quyết định ra sao trong việc giảm xói mòn? Hệ số CP phản ánh mức độ can thiệp trực tiếp của con người. Kết quả nghiên cứu cho thấy rừng tự nhiên với độ che phủ dày có hệ số C*P cực thấp (0,00047), trong khi đất trồng hoa màu nương rẫy có hệ số lên đến 0,07800 (cao gấp hơn 165 lần). Điều này chứng minh việc duy trì thảm phủ và áp dụng biện pháp cơ học có thể triệt tiêu đến 95% nguy cơ xói mòn đất.

4. Mô hình canh tác SALT mang lại lợi ích cụ thể gì cho đồng bào huyện Quản Bạ? Mô hình SALT sử dụng các băng cây họ đậu đa niên trồng dày theo đường đồng mức để tạo thành các bờ chắn tự nhiên. Mô hình này giúp giữ lại trên 80% lượng đất mặt giàu dinh dưỡng bị trôi, duy trì độ ẩm đất trong mùa khô và cung cấp hàng tấn phân xanh hữu cơ mỗi năm, giúp cây ngô và hoa màu đạt năng suất ổn định lâu dài.

5. Lượng mưa mùa mưa tại Quản Bạ tác động thế nào đến quá trình bóc tách đất mặt? Hơn 70% đến 85% lượng mưa cả năm dồn dập vào 6 tháng mùa mưa với nhiều đợt mưa rào cường độ vượt 25 mm/h. Các hạt mưa kích thước lớn (đường kính lên tới 5 mm) khi rơi tự do đạt vận tốc chạm đất 9 m/s, tạo lực va đập mạnh làm vỡ vụn các cấu trúc đoàn lạp đất mặt, tạo điều kiện cho dòng chảy tràn cuốn trôi lớp đất màu mỡ.

Kết luận

• Luận văn đã xác lập thành công bộ thông số xói mòn đất chuyên biệt cho huyện Quản Bạ theo mô hình USLE, lượng hóa chi tiết các hệ số R, K, LS và C*P trên nền tảng dữ liệu thực địa và GIS.
• Xây dựng hoàn chỉnh bản đồ nguy cơ xói mòn đất tỷ lệ 1:25.000, phân định rõ ràng 7 cấp độ xói mòn và xác định chính xác các điểm nóng suy thoái đất cần ưu tiên xử lý.
• Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, trọng tâm là mô hình canh tác nông lâm kết hợp SALT, SALT2 và khoanh nuôi phục hồi rừng phòng hộ sườn dốc trên 25 độ.
• Lộ trình triển khai khuyến nghị chia thành hai giai đoạn: giai đoạn 2016 – 2020 tập trung hoàn thiện chính sách giao đất giao rừng và thí điểm mô hình SALT; giai đoạn 2020 – 2025 nhân rộng trên toàn bộ 13 xã, thị trấn.
• Chính quyền địa phương, các nhà khoa học và cộng đồng dân cư cần nhanh chóng phối hợp đưa cơ sở dữ liệu bản đồ này vào thực tế quy hoạch sản xuất nông nghiệp, nhằm bảo vệ tài nguyên đất đai quý báu và đảm bảo an ninh sinh kế bền vững cho vùng cao Quản Bạ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Xói mòn đất từ lâu đƣợc coi là nguyên nhân gây thoái hóa tài nguyên đất nghiêm trọng ở các vùng đồi núi [36]. Xói mòn đất là một hiện tƣợng tự nhiên nhƣng do các hoạt động của con ngƣời đã làm cho hiện tƣợng này diễn ra ngày càng nghiêm trọng. Mỗi năm ở vùng đồi núi nƣớc ta bị mất đi một khối lƣợng đất khổng lồ do hiện tƣợng xói mòn.

Xói mòn đất làm mất đất, phá huỷ lớp thổ nhƣỡng bề mặt, làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc màu, ảnh hƣởng trực tiếp tới sự sống và phát triển của thảm thực vật. Vấn đề xói mòn đất đã đƣợc đề cập đến trong các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả trong và ngoài nƣớc từ nhiều thập niên nay [26]. Để giảm thiểu xói mòn đất ở khu vực miền vúi, hai vấn đề cần đƣợc nghiên cứu song song là thực trạng quá trình xói mòn đất, nguyên nhân, các yếu tố ảnh hƣởng và những giải pháp ngăn chặn xói mòn đất [20]. Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để nghiên cứu vấn đề xói mòn đất, trong đó phƣơng pháp sử dụng công nghệ viễn thám GIS để mô hình hóa, tính toán xói mòn đất theo phƣơng trình mất đất phổ dụng của Wischmeier và Smith là phƣơng pháp hiện đại và đem lại hiệu quả cao [26].

Quản Bạ là huyện vùng cao biên giới phía Bắc của tỉnh Hà Giang với địa hình hết sức phức tạp gồm nhiều khu vực núi đá vôi với nhiều khu vực bị chia cắt mạnh có có độ dốc trên 250 và các thung lũng phân bố dọc sông Miện. Bên cạnh đó, trong điều kiện mƣa lớn và tập trung làm cho đất đai bị xói mòn và thoái hóa, ảnh hƣởng rất lớn đến quỹ đất sản xuất nông nghiệp vốn rất ít của huyện. Hơn nữa, việc quy hoạch, bố trí cơ cấu cây trồng chƣa hợp lý, độ che phủ rừng thấp cũng là những nguyên nhân làm cho lũ ống, lũ quét thƣờng xuyên xảy ra gây thiệt hại về ngƣời và của cho nhân dân nơi đây [2,26]. Vì vậy, việc lập bản đồ để đánh giá nguy cơ xói mòn đất và đề xuất mô hình sản xuất đất nông nghiệp hợp lý cho huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang là quan trọng và cần thiết.

Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Mục tiêu của luận văn - Xác định đƣợc các hệ số xói mòn đất tại vùng nghiên cứu. - Xây dựng đƣợc bản đồ nguy cơ xói mòn đất nhằm tạo cơ sở cho việc đánh giá mức độ xói mòn đất và đề xuất các biện pháp kiểm soát, hạn chế xói mòn đất trên địa bàn nghiên cứu.

- Đề xuất đƣợc mô hình sản xuất nông nghiệp hợp lý cho huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang. Nhiệm vụ chính của luận văn - Thu thập và tổng hợp các tài liệu có liên quan đến xói mòn đất tại vùng nghiên cứu; - Khảo sát thực địa tại huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang; - Xác định và tính các hệ số xói mòn đất; - Lập các bản đồ thành phần và bản đồ nguy cơ xói mòn đất; - Đề xuất mô hình sản xuất nông nghiệp hợp lý cho vùng nghiên cứu. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.

Tổng quan về xói mòn đất 1. Khái niệm xói mòn đất Đến nay, có rất nhiều các định nghĩa, khái niệm khác nhau về xói mòn đất. Theo từ điển bách khoa toàn thƣ về khoa học đất, xói mòn xuất phát từ tiếng Latin là “erodere” chỉ sự ăn mòn dần, thuật ngữ xói mòn dùng để chỉ các quá trình liên quan đến các lớp đất, đá tơi ra và bị mang đi bởi các tác nhân nhƣ gió, nƣớc, băng, tuyết tan hoặc hoạt động của sinh vật. Theo Ellison (1944), “Xói mòn là hiện tƣợng di chuyển đất bởi nƣớc mƣa, bởi gió dƣới tác động của trọng lực lên bề mặt của đất.

Xói mòn đất đƣợc xem nhƣ là một hàm số với biến số là loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ của thảm thực vật, lƣợng mƣa và cƣờng độ mƣa” [40]. Ngoài ra, theo Hudson (1968) xói mòn đất còn đƣợc xem là sự chuyển dời vật lý của lớp đất do nhiều tác nhân khác, nhau nhƣ lực đập của giọt nƣớc, gió, tuyết và bao gồm cả quá trình sạt lở do trọng lực [40]. Theo FAO (1994), “Xói mòn là hiện tƣợng các phần tử mảnh, cục và có khi cả lớp bề mặt đất bị bào mòn, cuốn trôi do sức gió và sức nƣớc.C Morgan, 2005 thì cho rằng, xói mòn đất là một quá trình gồm hai pha bao gồm sự tách rời của các phần tử nhỏ từ mặt đất sau đó vận chuyển chúng dƣới các tác nhân gây xói nhƣ nƣớc chảy và gió. Khi năng lƣợng không còn đủ để vận chuyển các phần tử này, pha tứ ba – quá trình bồi lắng - sẽ xảy ra.

Cũng dựa trên yếu tố trọng lực, tác giả Cao Đăng Dƣ có quan niệm cho rằng quá trình xói mòn, trƣợt lở, bồi lấp thực chất là quá trình phân bố lại vật chất dƣới ảnh hƣởng của trọng lực, xảy ra khắp nơi và bị chi phối bởi yếu tố địa hình. Theo một trong những cách tiếp cận khác khi nghiên cứu về lớp phủ thực vật Nguyễn Quang Mỹ và Nguyễn Tứ Dần (1986) lại cho rằng xói mòn là một quá trình động lực phá hủy độ màu mỡ của đất, làm mất trạng thái cân bằng của cả vùng bị xói mòn lẫn vùng bị bồi tụ [43]. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất Có 5 nhân tố chính ảnh hƣởng tới xói mòn đất là địa hình, đất đai, thảm thực vật, khí hậu và con ngƣời (hình 1.1) Khí hậu Địa hình Xói mòn Con Đất đai ngƣời Thảm thực vật Ảnh hƣởng hai chiều Ảnh hƣởng tích cực Ảnh hƣởng tiêu cực Hình 1.

Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất [8] 1. Ảnh hưởng của khí hậu lên xói mòn: Yếu tố khí hậu có thể nói là yếu tố ảnh hƣởng lớn nhất đến xói mòn đất. Trong các yếu tố gây xói mòn chính thì mƣa là quan trọng hơn cả. Đã có nhiều công trình nghiên cứu cả trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa đều cho thấy rằng tác động của hạt mƣa lớn hơn nhiều so với các yếu tố khác nhƣ hiệu ứng cắt xé và rửa xói của dòng chảy do nƣớc mƣa và gây nên.

Ngoài ra có những yếu tố ảnh hƣởng trực tiếp hay gián tiếp đến xói mòn nhƣ nhiệt độ không khí, độ ẩm, tốc độ gió. Lƣợng mƣa: Lƣợng mƣa ảnh hƣởng rất lớn đến quá trình xói mòn. Ở những khu vực có lƣợng mƣa thấp thì khả năng xói mòn là rất thấp vì lƣợng mƣa không đủ để tạo thành dòng chảy (vì bị mất do ngấm vào đất, bay hơi, thực vật sử dụng .) và do đó không có khả năng vận chuyển vật chất đi xa. Lƣợng mƣa trung bình hàng năm 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] thƣờng phải lớn hơn 300 mm thì xói mòn do mƣa mới xuất hiện rõ.

Nếu lƣợng mƣa lớn hơn 1000 mm/ năm thì cũng tạo điều kiện tốt cho lớp phủ thực vật phát triển và lƣợng xói mòn cũng không đáng kể. Nhƣng với lƣợng mƣa nhƣ vậy mà tại những khu vực có rừng bị tàn phá thành đất trống, đồi núi trọc thì xói mòn thì sẽ là rất lớn. Bốc hơi nƣớc: Một phần bốc hơi trực tiếp vào khí quyển, phần khác bốc hơi qua hoạt động của thực vật và động vật sau đó đƣợc ngấm xuống đất theo khe nứt, thẩm thấu. Lƣợng nƣớc còn lại hình thành dòng chảy bề mặt.

Vì vậy tác động của mƣa sẽ phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, địa chất, thổ nhƣỡng của khu vực. Nhiệt độ càng cao, độ ẩm không khí thấp dẫn tới bốc hơi càng mạnh, đất càng bị nén chặt, tốc độ và khả năng thấm ít thì lƣợng mƣa tạo dòng chảy bề mặt càng nhiều,. Do đó ảnh hƣởng của trận mƣa đầu và thời gian đầu của một trận mƣa ít hớn so với những trận mƣa sau và ở thời gian sau vì độ thấm của đất, và hơi ẩm của không khí đã bị thay đổi. Cƣờng độ mƣa: Quá trình hình thành dòng chảy phụ thuộc nhiều vào cƣờng độ của trận mƣa.

Cƣờng độ mƣa là lƣợng mƣa trong một thời gian nhất định trong một đơn vị tính là mm/h. Theo các kết quả nghiên cứu ở nhiều khu vực trên thế giới thì những trận mƣa có cƣờng độ mƣa trên 25 mm/h thì mới có tác dụng tạo nên dòng chảy và từ đó mới gây xói mòn. Tỷ lệ lƣợng mƣa tạo ra trong năm đƣợc tạo ra bởi các trận mƣa có cƣờng độ lớn hơn 25 mm/h càng nhiều thì khả năng gây xói mòn càng lớn. Nếu thời gian mƣa dồn dập trong thời gian ngắn thì đó chính là tiền đề cho sự hình thành lũ quét, trƣợt lở ở vùng núi gập lụt ở hạ lƣu, cùng với việc gia tăng xói mòn đất.

Đặc tính của mƣa: Đặc tính của mƣa cũng ảnh hƣởng lớn đến xói mòn của đất. Mƣa rào nhiệt đới gây tác hại nhiều hơn nhiều so với mƣa nhỏ ở các vùng ôn đới. Ở các vùng có khí hậu nửa khô, mƣa có cƣờng độ lớn mang tính chất mƣa rào nhƣng không kéo dài vẫn gây ra xói mòn nghiêm trọng. Mặt khác xói mòn cũng mạnh nếu lƣợng mƣa chỉ đạt trung bình nhƣng ở trên những sƣờn dốc thiếu lớp phủ thực vật.

Khi hạt mƣa 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] lớn (mƣa rào thƣờng có đƣờng kính hạt mƣa lớn nhất là khoảng 5 mm, ít khi lớn hơn vì nếu quá lớn sẽ không bền vững và dễ bị phá vỡ thành các hạt nhỏ hơn) thì vận tốc khi chạm đất cũng tăng và do đó lực phá huỷ cấu trúc đất vẫn tăng. Vận tốc cuối của hạt mƣa có đƣờng kính khoảng 5 mm sẽ đạt khoảng 9 m/giây. Thời gian mƣa: Hay là mức độ tập trung của những trận mƣa. Thƣờng thì mƣa chỉ dồn dập vào mấy tháng mùa mƣa, ở Việt Nam mƣa tập trung trong 6 tháng, khoảng từ tháng V đến tháng X nhanh hay chậm hơn tuỳ vùng.

Lƣợng mƣa trong mùa mƣa thƣờng chiếm 70 - 85% lƣợng mƣa cả năm. Do mƣa dồn dập nhƣ vậy mà khả năng thấm xuống đất chỉ có tác dụng ở những trận mƣa đầu, còn phần lớn sẽ tạo thành dòng chảy bề mặt khi nƣớc trong đất đã đạt bão hoà.