Đánh giá sự phát sinh dòng chảy và lượng đất xói mòn từ mô hình canh tác chè tại xã khe mo huyện đồng hỷ tỉnh thái nguyên

Chuyên khảo phân tích Đánh giá sự phát sinh dòng chảy và lượng đất xói mòn từ mô hình canh tác chè tại xã khe mo huyện, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu

• Tác giả: Trương Thị Giang
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Xuân Dũng
• Trường học: Trường đại học lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên rừng và môi trường
• Đề tài: Đánh giá sự phát sinh dòng chảy và lượng đất xói mòn từ mô hình canh tác Chè tại xã Khe Mo, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.2. Các dòng chảy phát sinh và khả năng giữ nước của đất
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.1.1. Mục tiêu chung
• 2.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp kế thừa tài liệu
• 2.4.2. Phương pháp phỏng vấn
• 2.4.3. Phương pháp điều tra thực địa
• 2.4.4. Phương pháp xử lý nội nghiệp
• 3. CHƯƠNG 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.2. Kinh tế - xã hội
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đặc điểm phương thức canh tác Chè tại Đồng Hỷ, Thái Nguyên
• 4.1.1. Quá trình làm đất
• 4.1.2. Quá trình trồng cây
• 4.1.3. Quá trình khai thác
• 4.1.4. Quá trình chăm sóc
• 4.2. Đặc điểm phát sinh dòng chảy mặt của mô hình canh tác chè
• 4.2.1. Đặc điểm chế độ mưa của khu vực nghiên cứu
• 4.2.2. Đặc điểm quá trình phát sinh dòng chảy tại khu vực nghiên cứu
• 4.3. Lượng đất xói mòn từ mô hình canh tác Chè
• 4.4. Một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả môi trường của mô hình canh tác Chè
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC, BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Đồi chè Thái Nguyên Đánh giá nguy cơ xói mòn và dòng chảy

Thái Nguyên từ lâu đã nổi tiếng với thương hiệu chè không chỉ trong nước mà còn trên trường quốc tế. Cây chè (Camellia sinensis) được xác định là cây công nghiệp chủ lực, mang lại giá trị kinh tế cao và là nguồn thu nhập chính cho hàng nghìn hộ gia đình. Theo thống kê, toàn tỉnh có khoảng 15.000 ha chè, đứng thứ hai cả nước. Sự phát triển mạnh mẽ của các đồi chè Thái Nguyên đã góp phần thay đổi diện mạo kinh tế - xã hội của vùng trung du miền núi phía Bắc. Tuy nhiên, việc mở rộng diện tích và thâm canh thiếu quy hoạch đang đặt ra những thách thức nghiêm trọng về môi trường. Một trong những vấn đề cấp bách nhất là xói mòn đất nông nghiệp và thoái hóa đất. Đặc biệt, tại các khu vực canh tác trên đất dốc như xã Khe Mo, huyện Đồng Hỷ, quá trình này diễn ra ngày càng phức tạp. Việc khai thác đất không bền vững, kết hợp với các phương thức canh tác truyền thống, đã làm gia tăng dòng chảy bề mặt, cuốn trôi lớp đất mặt màu mỡ. Điều này không chỉ gây suy giảm độ phì đất, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng chè, mà còn gây ra những tác động môi trường tiêu cực như bồi lắng lòng sông, suối và ô nhiễm nguồn nước. Nghiên cứu của Trương Thị Giang (2015) đã chỉ ra rằng, việc đánh giá tác động của mô hình canh tác chè đến môi trường đất và nước là vô cùng cần thiết để đảm bảo sự phát triển nông nghiệp bền vững. Việc định lượng sự phát sinh dòng chảy và lượng đất bị rửa trôi cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc xây dựng các giải pháp bảo vệ đất và nước, hướng tới một nền sản xuất chè hiệu quả và thân thiện với môi trường.

1.1. Tầm quan trọng kinh tế và tác động môi trường của cây chè

Cây chè không chỉ là biểu tượng của Thái Nguyên mà còn là trụ cột kinh tế của địa phương. Tuy nhiên, mặt trái của sự phát triển này là những tác động môi trường chưa được đánh giá đầy đủ. Quá trình làm đất, bón phân, và đặc biệt là việc duy trì mặt đất trống giữa các hàng chè trong giai đoạn đầu đã tạo điều kiện cho rửa trôi đất khi có mưa lớn. Điều này dẫn đến sự mất mát tài nguyên đất quý giá, ảnh hưởng lâu dài đến hệ sinh thái nông nghiệp.

1.2. Hiện trạng suy giảm độ phì đất tại Khe Mo Đồng Hỷ

Tại xã Khe Mo, địa hình chủ yếu là đồi núi thấp với độ dốc trung bình từ 20 – 35 độ, rất nhạy cảm với xói mòn. Suy giảm độ phì đất là một thực tế đáng báo động, biểu hiện qua việc tầng đất mặt ngày càng mỏng, hàm lượng dinh dưỡng giảm, nhiều nơi trơ sỏi đá. Quá trình này là hệ quả trực tiếp của việc lớp đất mặt màu mỡ bị cuốn trôi theo dòng chảy, đòi hỏi phải có các biện pháp quản lý tài nguyên đất kịp thời và hiệu quả.

II. Các yếu tố chính gây ra rửa trôi đất tại các đồi chè

Quá trình xói mòn và rửa trôi đất trên các đồi chè Thái Nguyên là một hiện tượng phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi sự tương tác của nhiều yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Theo các nghiên cứu kinh điển trên thế giới như công trình của Wischmeier và Smith (1958) với mô hình USLE/RUSLE, các nhân tố chính bao gồm năng lượng mưa, đặc tính của đất, địa hình, lớp phủ thực vật và biện pháp canh tác. Tại khu vực nghiên cứu ở Khe Mo, cường độ mưa và độ dốc địa hình là hai yếu tố tự nhiên có tác động mạnh mẽ nhất. Thái Nguyên có chế độ mưa tập trung cao vào các tháng 5 đến tháng 9, trùng với giai đoạn người dân làm cỏ, bón phân, khiến bề mặt đất dễ bị tổn thương. Những trận mưa lớn với cường độ cao tạo ra động năng phá vỡ kết cấu đất, đồng thời gia tăng tốc độ và khối lượng dòng chảy mặt. Bên cạnh đó, đặc điểm thổ nhưỡng như độ xốp, thành phần cơ giới cũng quyết định khả năng thấm và chống chịu xói mòn của đất. Đất Feralit vàng đỏ phổ biến ở đây có tầng canh tác mỏng và dễ bị bào mòn. Yếu tố quan trọng không kém là lớp phủ thực vật. Mật độ cây chè, sự hiện diện của cỏ dại hay các cây che phủ đất khác có vai trò quyết định trong việc cản trở sức công phá của hạt mưa và làm chậm dòng chảy. Cuối cùng, chính các phương thức canh tác trên đất dốc của người dân là yếu tố con người có ảnh hưởng trực tiếp, có thể làm trầm trọng thêm hoặc giảm thiểu xói mòn.

2.1. Ảnh hưởng của cường độ mưa và độ dốc địa hình

Nghiên cứu tại Khe Mo cho thấy, cường độ mưa và thời gian mưa có mối tương quan nhất định đến sự hình thành dòng chảy. Những trận mưa rào mùa hè với cường độ lớn là tác nhân chính gây xói mòn. Kết hợp với độ dốc địa hình lớn (có nơi trên 35 độ), năng lượng của dòng chảy được khuếch đại, khả năng cuốn trôi các hạt đất tăng lên đáng kể. Đây là thách thức lớn nhất đối với việc bảo vệ đất và nước tại vùng đồi.

2.2. Vai trò của lớp phủ thực vật và đặc điểm thổ nhưỡng

Kết quả thực nghiệm cho thấy, lớp phủ thực vật có vai trò quyết định. Tại các ô nghiên cứu có độ che phủ cao hơn (74.5%), lượng nước giữ lại trên tán và thấm vào đất lớn hơn, làm giảm đáng kể dòng chảy mặt. Ngược lại, nơi độ che phủ thấp (62.5%), dòng chảy phản ứng nhanh và mạnh hơn với lượng mưa. Đặc điểm thổ nhưỡng, cụ thể là độ xốp của đất, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng thấm nước, từ đó điều tiết quá trình phát sinh dòng chảy.

III. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm dòng chảy và xói mòn đất

Để đánh giá chính xác sự phát sinh dòng chảy và lượng đất mất đi từ mô hình canh tác chè, nghiên cứu đã áp dụng phương pháp điều tra thực địa kết hợp với việc lập các ô thí nghiệm tiêu chuẩn. Phương pháp này cho phép định lượng trực tiếp các quá trình thủy văn và xói mòn dưới điều kiện tự nhiên. Cụ thể, ba ô nghiên cứu dạng bản (diện tích 4m² mỗi ô) đã được thiết lập tại ba vị trí khác nhau trên cùng một sườn đồi chè tại xã Khe Mo: đỉnh đồi (OTC3), sườn đồi (OTC2), và chân đồi (OTC1). Vị trí các ô được lựa chọn để đại diện cho các cấp độ dốc địa hình và điều kiện vi khí hậu khác nhau. Mỗi ô được thiết kế để thu gom toàn bộ lượng nước dòng chảy mặt và trầm tích bị cuốn trôi sau mỗi trận mưa. Hệ thống thu gom bao gồm máng dẫn và bình chứa có thể tích 20 lít. Dữ liệu về lượng mưa được ghi nhận bằng ống đo mưa tiêu chuẩn đặt tại khu vực trống. Bên cạnh việc mô phỏng dòng chảy, nghiên cứu còn thu thập các thông số quan trọng khác như độ che phủ của tán chè, độ xốp và dung trọng của đất tại mỗi vị trí. Các mẫu đất xói mòn thu được sau mỗi trận mưa được mang về phòng thí nghiệm, sấy khô và cân để xác định chính xác khối lượng. Dữ liệu thu thập được sau đó được xử lý bằng phần mềm thống kê để phân tích mối quan hệ giữa các yếu tố, từ đó làm rõ cơ chế của quá trình xói mòn đất nông nghiệp.

3.1. Thiết lập ô thí nghiệm để mô phỏng dòng chảy tại hiện trường

Việc thiết lập 3 ô thí nghiệm tại các vị trí đỉnh, sườn, và chân đồi cho phép so sánh tác động của độ dốc địa hình và các yếu tố vi địa hình khác. Các ô được xây dựng theo nguyên tắc đảm bảo cô lập hoàn toàn dòng chảy bên trong, ngăn nước từ bên ngoài tràn vào, giúp kết quả đo lường về mô phỏng dòng chảy và xói mòn có độ chính xác cao. Đây là phương pháp kinh điển và hiệu quả trong các nghiên cứu về bảo vệ đất và nước.

3.2. Phân tích các thành phần thủy văn cơ bản của mô hình

Dựa trên số liệu thực đo về lượng mưa, lượng nước qua tán và dòng chảy mặt, nghiên cứu đã tính toán các thành phần thủy văn quan trọng. Các thành phần này bao gồm lượng nước giữ lại trên tán, lượng nước thấm vào đất. Việc phân tích này giúp hiểu rõ hơn về cách mà hệ sinh thái đồi chè phân bổ lượng nước mưa, qua đó xác định được nguyên nhân chính gây ra dòng chảy bề mặt và rửa trôi đất.

IV. Kết quả Mối liên hệ giữa mưa dòng chảy và xói mòn đất

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm tại Khe Mo đã cung cấp những bằng chứng khoa học quan trọng về động thái thủy văn và xói mòn trên đất trồng chè. Phân tích dữ liệu từ 6 trận mưa cho thấy mối quan hệ rất chặt chẽ giữa lượng mưa và sự phát sinh dòng chảy mặt. Cụ thể, khi lượng mưa tăng, thể tích dòng chảy mặt cũng tăng theo một quy luật tuyến tính. Hệ số tương quan (r) giữa hai đại lượng này ở cả ba vị trí đều cao (từ 0.77 đến 0.94), khẳng định mưa là nhân tố chủ đạo điều khiển quá trình này. Nghiên cứu cũng xác định được ngưỡng phát sinh dòng chảy, với lượng mưa khoảng 10mm, dòng chảy bề mặt mới bắt đầu xuất hiện một cách đáng kể. Tuy nhiên, một phát hiện quan trọng là mối quan hệ giữa lượng đất xói mòn và các yếu tố thủy văn (lượng mưa, cường độ mưa, dòng chảy) lại không rõ ràng. Theo báo cáo của Trương Thị Giang (2015), "Do lượng mưa quá nhỏ nên đề tài không thể chỉ ra được mối quan hệ giữa lượng đất xói mòn và các yếu tố thủy văn". Điều này được lý giải bởi thời gian nghiên cứu rơi vào mùa khô (tháng 2 và tháng 3), các trận mưa chủ yếu là mưa phùn, cường độ thấp, không đủ năng lượng để gây ra xói mòn đáng kể. Mặc dù lượng đất mất đi không lớn trong giai đoạn này, nhưng các cơ chế hình thành dòng chảy đã được làm rõ, cho thấy tiềm năng xói mòn đất nông nghiệp là rất cao khi mùa mưa đến. Kết quả cũng chỉ ra rằng hệ số dòng chảy trên đất chè là rất thấp (trung bình dưới 1%), cho thấy hơn 99% lượng nước mưa đã được giữ lại trên tán hoặc thấm vào đất. Điều này chứng tỏ lớp phủ thực vật của cây chè có vai trò tích cực trong việc điều tiết nước.

4.1. Dòng chảy mặt Tương quan chặt chẽ với lượng mưa

Dữ liệu cho thấy dòng chảy mặt phụ thuộc trực tiếp vào lượng mưa. Ô nghiên cứu ở sườn đồi (OTC2) có độ dốc lớn nhất và độ che phủ thấp nhất, cho thấy phản ứng của dòng chảy với mưa là nhanh nhất và mạnh nhất (R² = 0.89). Điều này nhấn mạnh vai trò kép của độ dốc địa hình và lớp phủ thực vật trong việc điều tiết dòng chảy.

4.2. Hạn chế nghiên cứu xói mòn do lượng mưa thấp mùa khô

Lượng đất xói mòn ghi nhận được rất thấp, thậm chí bằng không trong một số trận mưa lớn. Nguyên nhân chính là do thời gian nghiên cứu diễn ra vào mùa khô, các trận mưa không đủ cường độ mưa để khởi phát quá trình xói mòn rãnh. Đây là một hạn chế của nghiên cứu nhưng cũng là một gợi ý quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo cần được thực hiện trong mùa mưa lũ để có bức tranh toàn cảnh.

V. Giải pháp giảm thiểu xói mòn hướng tới nông nghiệp bền vững

Từ những kết quả phân tích về cơ chế phát sinh dòng chảy và các yếu tố ảnh hưởng, có thể đề xuất các giải pháp khả thi nhằm giảm thiểu xói mòn và hướng tới nông nghiệp bền vững cho vùng chè Thái Nguyên. Trọng tâm của các giải pháp là tập trung vào việc quản lý bề mặt đất và tăng cường độ che phủ. Một trong những biện pháp hiệu quả và dễ áp dụng nhất là trồng cây che phủ đất giữa các hàng chè. Việc sử dụng các loài cây họ đậu, cây phân xanh không chỉ giúp bảo vệ mặt đất khỏi tác động của hạt mưa, làm chậm dòng chảy, mà còn có tác dụng cải tạo đất, tăng hàm lượng dinh dưỡng và chất hữu cơ, góp phần chống lại suy giảm độ phì đất. Song song đó, việc áp dụng các biện pháp nông lâm kết hợp như trồng xen các cây ăn quả hoặc cây gỗ có tán không quá rậm trong nương chè cũng mang lại lợi ích kép. Các cây trồng xen giúp tạo thêm một tầng tán che phủ, đa dạng hóa thu nhập cho người nông dân và tăng cường sự ổn định của hệ sinh thái. Ngoài ra, cần thay đổi các tập quán canh tác truyền thống không còn phù hợp, đặc biệt là việc làm cỏ và xới đất toàn diện vào mùa mưa. Thay vào đó, nên áp dụng kỹ thuật làm cỏ theo băng hoặc chỉ làm cỏ cục bộ quanh gốc chè. Hướng tới các tiêu chuẩn sản xuất tiên tiến như sản xuất chè VietGAP là một mục tiêu chiến lược, trong đó các yêu cầu về quản lý tài nguyên đất và nước được đặt lên hàng đầu.

5.1. Áp dụng biện pháp nông lâm kết hợp và trồng cây che phủ đất

Biện pháp nông lâm kết hợp và trồng cây che phủ đất là hai giải pháp kỹ thuật ưu việt. Các loài cây như cốt khí, cỏ lào, hoặc các cây họ đậu có thể được trồng xen để tạo thành một lớp thảm thực vật bảo vệ bề mặt đất. Biện pháp này đã được chứng minh hiệu quả trong nhiều mô hình canh tác trên đất dốc trên thế giới.

5.2. Hướng tới sản xuất chè VietGAP để bảo vệ đất và nước

Việc chuyển đổi sang mô hình sản xuất chè VietGAP không chỉ nâng cao giá trị thương phẩm mà còn là một cam kết về sản xuất có trách nhiệm. Quy trình VietGAP yêu cầu quản lý đất và nước chặt chẽ, hạn chế sử dụng hóa chất, khuyến khích các biện pháp sinh học, từ đó góp phần quan trọng vào việc bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững.

VI. Tương lai ngành chè Hướng đi nào cho canh tác bền vững

Nghiên cứu về dòng chảy và xói mòn tại vùng chè Khe Mo, Đồng Hỷ đã vẽ nên một bức tranh vừa có những điểm sáng, vừa tồn tại những thách thức lớn. Điểm sáng là mô hình canh tác chè hiện tại, với lớp phủ thực vật tương đối tốt, đang thể hiện khả năng điều tiết nước hiệu quả, giữ lại phần lớn lượng mưa và hạn chế dòng chảy bề mặt trong điều kiện mưa nhỏ. Tuy nhiên, thách thức tiềm tàng là rất lớn, nguy cơ thoái hóa đất do xói mòn sẽ trở nên nghiêm trọng khi đối mặt với các trận mưa cường độ cao trong mùa mưa bão. Tương lai của ngành chè Thái Nguyên phụ thuộc vào việc làm thế nào để cân bằng giữa mục tiêu kinh tế và yêu cầu bảo vệ môi trường. Hướng đi tất yếu là chuyển đổi sang các mô hình canh tác bền vững. Điều này đòi hỏi sự chung tay của cả cơ quan quản lý, nhà khoa học và người nông dân. Cần có những chính sách khuyến khích, hỗ trợ người dân áp dụng các kỹ thuật tiên tiến như trồng cây che phủ đất, nông lâm kết hợp, và canh tác theo đường đồng mức. Việc nâng cao nhận thức cho người dân về tác hại của rửa trôi đất và lợi ích của việc bảo vệ đất và nước là nhiệm vụ tiên quyết. Các nghiên cứu sâu hơn cần được tiến hành trong mùa mưa để có số liệu đầy đủ về lượng đất mất, từ đó xây dựng các mô hình dự báo xói mòn chính xác cho khu vực, làm cơ sở cho việc quy hoạch sử dụng đất hợp lý.

6.1. Tổng kết các phát hiện chính về xói mòn và dòng chảy

Nghiên cứu đã khẳng định mưa là yếu tố quyết định sự hình thành dòng chảy trên đất chè. Mặc dù lượng đất xói mòn chưa được định lượng đầy đủ do điều kiện thời tiết, nhưng cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng như độ dốc địa hình và độ che phủ đã được làm rõ. Đây là cơ sở khoa học nền tảng cho các giải pháp can thiệp trong tương lai.

6.2. Khuyến nghị cho chính sách và thực tiễn quản lý tài nguyên đất

Cần xây dựng các chính sách hỗ trợ nông dân chuyển đổi sang canh tác bền vững. Đồng thời, cần tăng cường công tác khuyến nông, chuyển giao khoa học kỹ thuật về các biện pháp giảm thiểu xói mòn. Quản lý tài nguyên đất cần được xem là một hợp phần không thể tách rời trong chiến lược phát triển ngành chè của tỉnh Thái Nguyên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là tƣ liệu, thành phần quan trọng của môi trƣờng sống. Có thể nói, đất đai là tƣ liệu chính của ngành Nông_Lâm nghiệp. Tuy nhiên, trong vài thập kỉ gần đây, cùng với sự gia tăng dân số, đẩy mạnh khai thác khoáng sản, sự phát triển của ngành nông nghiệp…đất đai đang đƣợc sử dụng ở mức độ cao, có nơi còn chƣa hợp lý. Việc khai thác Nông_Lâm nghiệp không có ý thức ngày càng làm cho quá trình xói mòn đất xảy ra nghiêm trọng, độ phì nhiêu ngày càng giảm, nhiều nơi trở nên trơ sỏi đá, đất trống, đồi núi trọc (Hoàng Tiến Hà, 2009).

Dòng chảy mặt thƣờng phát sinh khi cƣờng độ mƣa lớn hơn cƣờng độ thấm. Mặt khác, khi dòng chảy mặt xuất hiện thƣờng kéo theo xói mòn đất, vì thế quá trình phát sinh dòng chảy mặt có những ảnh hƣởng nhất định tới lƣợng đất xói mòn. Trong đó, xói mòn đất đƣợc hiểu là sự mang đi của các lớp đất mặt do nƣớc chảy, tuyết tan hoặc các tác nhân địa chất khác, bao gồm các quá trình sạt lở do trọng lực (Rattan Lal, 1990). Chính vì vậy mà nghiên cứu quá trình phát sinh dòng chảy chính là một cách để tìm ra biện pháp bảo vệ đất, chống xói mòn đất.

Quá trình phát sinh dòng chảy mặt và xói mòn đất là quá trình phức tạp, thƣờng phụ thuộc vào các đặc điểm của địa hình, mƣa, đất và thảm thực vật. Nhƣ chúng ta đã biết, thảm thực vật đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bề mặt đất, giảm dòng chảy bề mặt và nguy cơ xói mòn đất. Tùy theo từng loại cây mà nó đóng góp vai trò khác nhau trong quá trình bảo vệ đất và ngăn chặn xói mòn. Có một vài đề tài nghiên cứu trƣớc đó cũng đã nhận ra điều này và tiến hành nghiên cứu trên một số loại thảm thực vật.

Nhƣng chƣa có nghiên cứu nào tiến hành nghiên cứu tại khu vực đồi chè. Tỉnh Thái Nguyên có diện tích tự nhiên là 3. Với vị trí địa lý là một trong những trung tâm chính trị, kinh tế, giáo dục của khu Việt Bắc nói riêng, của vùng trung du miền núi phía Bắc nói chung, Thái Nguyên là cửa ngõ giao lƣu kinh tế - xã hội giữa vùng 1 trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc Bộ. Việc giao lƣu đã đƣợc thực hiện thông qua hệ thống đƣờng bộ, đƣờng sắt, đƣờng sông hình rẻ quạt mà thành phố Thái Nguyên là đầu nút.

Thái Nguyên là vùng đất có điều kiện tự nhiên rất thích hợp để phát triển cây chè. Chè Thái Nguyên, đặc biệt là chè Tân Cƣơng là đặc sản từ lâu đã là sản phẩm nổi tiếng không chỉ ở trong nƣớc mà còn ở nƣớc ngoài. “Toàn tỉnh hiện có 15.000 ha chè (đứng thứ 2 cả nƣớc sau Lâm Đồng), trong đó có trên 12.000 ha chè kinh doanh, hàng năm cho sản lƣợng khoảng trên 70. Tỉnh Thái Nguyên đã đặt ra những mục tiêu cao hơn nữa cho việc nâng cao năng suất cây Chè, chứng minh tầm quan trọng của việc phát triển cây Chè tại tỉnh trong tƣơng lai.

Cây Chè có tên khoa học là Camellia sinensis thuộc họ Chè (Theaceae) đƣợc xem là cây trồng mang lại kinh tế chính cho rất nhiều hộ gia đình thuộc tỉnh Thái Nguyên. Trong tƣơng lai, nó còn tiếp tục giữ vai trò là loài cây công nghiệp đứng đầu trong sự phát triển ngành trồng trọt của tỉnh Thái Nguyên. Tuy nhiên, canh tác chè tác động ra sao đến môi trƣờng, đặc biệt là thành phần đất và nƣớc lại là vấn đề chƣa đƣợc làm sáng tỏ. Để đảm bảo sự phát triển bền vững cho các mô hình Chè ở Thái Nguyên nói riêng và cả nƣớc nói chung thì việc đánh giá tác động của mô hình canh tác Chè đến môi trƣờng đất nƣớc cần phải đƣợc quan tâm làm rõ.

Nhằm góp phần giải quyết những vấn đề trên, tôi quyết định chọn đề tài “Đánh giá sự phát sinh dòng chảy và lượng đất xói mòn từ mô hình canh tác Chè tại xã Khe Mo, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên”. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1. Xói mòn đất Xói mòn đất đƣợc nghiên cứu từ rất sớm, ngay từ thời trƣớc Công nguyên, nhà triết học cổ đại Platon đã nêu ra mối liên hệ giữa lũ lụt và xói mòn đất với việc tàn phá rừng.

Tuy nhiên, cho đến thời kì 1877 đến 1885, công trình nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất và dòng chảy mới đƣợc thực hiện bởi nhà bác học Volni ngƣời Đức (Hundson, 1981). Các ô thí nghiệm đƣợc sử dụng để nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiều nhân tố tới dòng chảy và xói mòn đất nhƣ: thực bì, đất, lƣợng mƣa. Trong công trình này, Volni đã nghiên cứu ảnh hƣởng của loại đất và độ dốc mặt đất tới dòng chảy và xói mòn đất. Tuy nhiên, phần lớn các kết luận chƣa đƣợc định lƣợng một cách rõ ràng.

Bằng cách tiến hành các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, Ellsion (Hudson, 1981) thấy rằng, các loại đất khác nhau có biểu hiện khác nhau trong các pha của xói mòn đất do nƣớc. Ông cũng là ngƣời đầu tiên phát hiện ra vai trò của lớp phủ thực vật trong việc hạn chế xói mòn đất và vai trò cực kì quan trọng của hạt mƣa rơi đến xói mòn. Phát hiện của Ellsion đã mở ra một hƣớng mới trong việc nghiên cứu xói mòn đất, đã làm thay đổi quan điểm nghiên cứu về xói mòn và khẳng định khả năng bảo vệ đất của lớp thảm thực vật. Nó đã mở ra phƣơng hƣớng sử dụng cấu trúc thảm thực vật trong các biện pháp chống xói mòn nhằm bảo vệ độ phì của đất.

Từ đó, các nghiên cứu xói mòn bắt đầu chuyển sang nghiên cứu định lƣợng, xác định cơ chế xói mòn, các công thức toán học để mô phỏng quá trình xói mòn. Nhờ các phƣơng tiện hiện đại, ngƣời ta đã tiến hành nghiên cứu xói mòn không chỉ trong điều kiện tự nhiên mà cả trong điều kiện nhân tạo (mƣa 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), Delixop, Mikhevic (Zakharop, 1981), Wischmeier (1978), Kirkby M. Sau đó, phƣơng trình đƣợc W.H Wischmeier hoàn chỉnh dần.

Phƣơng trình mất đất đã làm sáng tỏ vai trò của từng nhân tố ảnh hƣởng đến xói mòn đất. Nó còn có tác dụng định hƣớng cho nhiều nghiên cứu nhằm xác định quy luận xói mòn và nghiên cứu các mô hình canh tác bền vững ở các khu vực có điều kiện địa lí khác nhau. Tuy nhiên, đòi hỏi phải có những nghiên cứu bổ sung để điều chỉnh các hệ số cho phù hợp với điều kiện địa lí, địa chất, thổ nhƣỡng, tập quán canh tác và đặc tính cây trồng ở từng địa phƣơng. Kết quả nghiên cứu của G.Fiebiger (1993) xác nhận rằng nguy cơ xói mòn đất dƣới tầng cây gỗ có thể tăng lên do giọt mƣa dƣới tán rừng có kích thƣớc lớn (G.

Những loài cây có phiến lá rộng thƣờng tạo ra các giọt nƣớc ngƣng đọng với kích thƣớc lớn, nên khi rơi từ tán lá xuống sẽ có sức công phá bề mặt đất lớn hơn so với sức công phá của giọt mƣa tự nhiên nơi đất trống. Những nghiên cứu khác cho thấy rằng cây bụi thảm tƣơi và vật rơi rụng có vai trò rất lớn trong việc hạn chế xói mòn đất. Nếu chúng bị phá trụi hoặc lấy đi khỏi tầng đất rừng thì tầng cây gỗ phía trên sẽ không có tác dụng giảm thiểu xói mòn trên sƣờn dốc. Vào năm 1958, Wishchmeier và Smith đã đƣa ra phƣơng trình mất đất phổ dụng (USLE), các yếu tố gây xói mòn đƣợc tổng hợp lại thành 7 yếu tố chính và biểu thị bằng phƣơng trình có dạng tổng quát : A = R.P Trong đó: A: Lƣợng đất xói mòn (tấn/acre/năm) R: Hệ số xói mòn đất do mƣa K: Hệ số xói mòn đất L: Hệ số độ dài (lƣợng đất mất trên thửa đất quan trắc so với trên thửa đất tiêu chuẩn dài 22.13m) 4 S: Hệ số độ dốc (lƣợng đất mất trên thửa đất quan trắc so với trên thửa đất tiêu chuẩn đƣợc làm đất theo tiêu chuẩn có độ dốc 9%).

C: Hệ số canh tác (lƣợng đất mất trên thửa đất quan trắc so với trên thửa đất tiêu chuẩn đƣợc làm đất theo tiêu chuẩn và bỏ hóa cách năm). P: Hệ số bảo vệ đất Phƣơng trình này đƣợc coi là phổ dụng vì nó tách ra khỏi những ảnh hƣởng mang tính chất địa phƣơng của các yếu tố gây xói mòn, vì vậy có thể áp dụng phƣơng trình này cho các vùng lãnh thổ khác nhau. Phƣơng trình USLE đƣợc 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 lƣợng đất xói mòn của các phƣơng thức sử dụng đất khác nhau và dự báo nguy cơ xói mòn đất cho vùng lãnh thổ nhất định. Tuy nhiên, sử dụng phƣơng trình mất đất phổ dụng vẫn gặp những khó khăn nhất định : + Điều kiện địa lý, địa chất khu vực có thể khác xa với điều kiện nơi xây dựng phƣơng trình.

Vì thế, khi áp dụng phải có các nghiên cứu điều chỉnh các hệ số sao cho phù hợp với điều kiến của từng địa phƣơng nghiên cứu. Quá trình này đòi hỏi rất nhiều thời gian, chi phí tốn kém, và không phải có thể tiến hành ở bất cứ nơi nào. + Tập quán canh tác của các dân tộc không giống nhau nên hệ số về phƣơng pháp quản lý và sử dụng đất không giống nhau. + Phƣơng trình xác định hệ số cho 128 kiểu cây trồng chủ yếu là nông nghiệp nên vẫn chƣa tính đến sự đa dạng của thảm thực vật.

Vào những năm 70 của thế kỷ XX, phƣơng trình mất đất phổ dụng đƣợc cải tiến để trở nên đơn giản, áp dụng cho đất rừng và một số loại đất phi nông nghiệp đƣợc gọi là phƣơng trình mất đất biến đổi: A = R.MV Trong đó : A : Lƣợng đất xói mòn (tấn/acre/năm) R : Hệ số xói mòn do mƣa (phút-tấn/acre) 5 K : Hệ số xói mòn do đất LS : Hệ số xói mòn do độ dốc và chiều dài dốc MS : Hệ số về biện pháp quản lý thực bì. Các dòng chảy phát sinh và khả năng giữ nƣớc của đất Đất rừng tự nhiên thƣờng có khả năng thấm nƣớc cao và ít khi xuất hiện dòng chảy mặt (Douglass,1977; Pritchett,1979). Tuy nhiên, rừng bị chặt hạ trở nên thƣa thớt và độ dốc mặt đất lớn có thể tạo ra nhiều lƣợng nƣớc chảy trên bề mặt (Ruxton B P. 1967; Imeson A C và Vis, 1982).