Luận văn thạc sĩ khoa học lâm nghiệp nghiên cứu khả năng giữ nước của đất dưới một số trạng thái thảm thực vật làm cơ sở đề xuất diện tích rừng phòng hộ cần thiết ở khu bảo tồn

Luận văn nghiên cứu khả năng giữ nước của đất dưới các trạng thái thảm thực vật khác nhau, làm cơ sở đề xuất diện tích rừng phòng hộ cần thiết ở khu bảo tồn.

• Tác giả: Nguyen Quang Giap
• Người hướng dẫn: Pgs. Vương Văn Quỳnh
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Giữ Nước Của Đất Dưới Một Số Trạng Thái Thảm Thực Vật Làm Cơ Sở Đề Xuất Diện Tích Rừng Phòng Hộ Cần Thiết Ở Khu Bảo Tồn Thiên Nhiên Thượng Tiến, Huyện Kim Bôi, Tinh Hoa Binh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Tây

Tóm tắt

I. Khám Phá Vai Trò Giữ Nước Của Đất Rừng Phòng Hộ Đầu Nguồn

Rừng không chỉ mang giá trị kinh tế mà còn đóng vai trò không thể thay thế trong việc bảo vệ môi trường. Một trong những chức năng quan trọng nhất là khả năng điều tiết và duy trì nguồn nước. Rừng phòng hộ đầu nguồn hoạt động như một hồ chứa tự nhiên khổng lồ, hấp thụ nước mưa, làm giảm dòng chảy bề mặt và từ từ bổ sung cho các mạch nước ngầm. Nghiên cứu về khả năng giữ nước của đất dưới các trạng thái thảm thực vật rừng khác nhau cung cấp cơ sở khoa học vững chắc để quy hoạch và quản lý tài nguyên rừng một cách bền vững. Luận văn thạc sĩ của Nguyễn Quang Giáp (2007) tại Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến đã đi sâu phân tích vấn đề này, nhấn mạnh rằng việc hiểu rõ đặc tính thủy lý của đất là chìa khóa để giảm thiểu các thảm họa tự nhiên như lũ lụt và hạn hán. Vai trò giữ nước của rừng được hiểu là khả năng tích lũy và điều hòa nguồn nước, bao gồm việc làm tăng lượng nước trong đất, giảm bốc thoát hơi, tăng mực nước ngầm và hạn chế xói mòn đất. Theo Montranop (1960, 1973), đây là chức năng điều tiết nước của rừng cốt lõi, giúp ổn định dòng chảy sông suối và làm sạch nguồn nước. Các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng đất rừng có tốc độ thấm nước vượt trội so với các loại hình sử dụng đất khác, có thể đạt trên 80 mm/giờ. Yếu tố này phụ thuộc trực tiếp vào độ xốp, kết cấu đất, và hàm lượng mùn từ lớp thảm mục. Do đó, việc xác định diện tích rừng phòng hộ cần thiết không chỉ là một bài toán về diện tích mà còn là một vấn đề về chất lượng và cấu trúc của thảm thực vật, nhằm tối ưu hóa chức năng bảo tồn đất và nước.

1.1. Tầm quan trọng của chức năng điều tiết nước của rừng

Sự suy giảm diện tích và chất lượng rừng là một trong những nguyên nhân chính gây ra lũ lụt, hạn hán và suy thoái đất tại Việt Nam. Chức năng điều tiết nước của rừng thể hiện qua việc tán lá cây cản bớt lực rơi của hạt mưa, lớp thảm mục hoạt động như một lớp bọt biển thấm hút nước, và hệ thống rễ cây giúp cải thiện kết cấu đất, làm tăng độ xốp và khả năng thấm. Quá trình này giúp chuyển hóa dòng chảy bề mặt thành dòng chảy ngầm, làm giảm đỉnh lũ trong mùa mưa và duy trì dòng chảy cơ bản trong mùa khô. Việc bảo vệ và phát triển rừng phòng hộ, đặc biệt là rừng phòng hộ đầu nguồn, là nhiệm vụ chiến lược để đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển bền vững.

1.2. Tổng quan các nghiên cứu thủy văn rừng tại Việt Nam

Nghiên cứu thủy văn rừng tại Việt Nam bắt đầu từ những năm 1970 và phát triển mạnh mẽ từ thập niên 1990. Các công trình của Võ Đại Hải (1996), Nguyễn Ngọc Lung (1997), và đặc biệt là Vương Văn Quỳnh và cộng sự (1994-1999) đã đặt nền móng quan trọng. Các nghiên cứu này đã xây dựng được phương trình dự báo xói mòn đất và xác định các tiêu chuẩn bảo vệ đất của rừng. Ví dụ, công trình của Vương Văn Quỳnh đã thiết lập công thức tính cường độ xói mòn dựa trên các yếu tố như độ dốc, độ tàn che, và độ xốp của đất. Tuy nhiên, việc thiếu các nghiên cứu hệ thống về khả năng giữ nước của đất trên quy mô lưu vực vẫn là một tồn tại, dẫn đến việc quy hoạch diện tích rừng tối thiểu còn thiếu cơ sở khoa học.

II. Thách Thức Quản Lý Rừng Tại Khu Bảo Tồn Thiên Nhiên Thượng Tiến

Khu bảo tồn thiên nhiên (BTTN) Thượng Tiến, huyện Kim Bôi, tỉnh Hòa Bình, là vùng phòng hộ đầu nguồn quan trọng nhưng đang đối mặt với nhiều thách thức. Hiện trạng rừng tại đây phản ánh lịch sử khai thác và canh tác nương rẫy kéo dài, dẫn đến sự phân mảnh và suy giảm chất lượng của thảm thực vật rừng. Nghiên cứu của Nguyễn Quang Giáp (2007) chỉ ra rằng khu vực này bao gồm nhiều trạng thái thảm thực vật khác nhau, từ rừng trung bình, rừng nghèo, rừng phục hồi đến trảng cỏ cây bụi, mỗi loại có khả năng giữ nước của đất và chống xói mòn đất khác nhau. Việc quy hoạch rừng phòng hộ đầu nguồn tại đây gặp nhiều tranh luận, chủ yếu xoay quanh câu hỏi: diện tích rừng tối thiểu cần thiết là bao nhiêu để vừa phát huy hiệu quả bảo vệ môi trường, vừa không ảnh hưởng đến sinh kế của người dân? Sự thiếu vắng các dữ liệu khoa học cụ thể về đặc tính thủy lý của đất và mối quan hệ của nó với từng loại thảm thực vật đã tạo ra một khoảng trống trong công tác quản lý tài nguyên rừng. Các quyết định quy hoạch thường dựa trên kinh nghiệm hơn là các bằng chứng định lượng, dẫn đến nguy cơ hoặc quy hoạch quá mức cần thiết, lãng phí tài nguyên đất, hoặc không đủ để ngăn chặn suy thoái môi trường. Đây chính là bối cảnh cấp thiết đòi hỏi một nghiên cứu chuyên sâu, cung cấp cơ sở khoa học cho việc đề xuất diện tích rừng phòng hộ hợp lý tại khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến.

2.1. Hiện trạng rừng và sự suy giảm khả năng bảo tồn đất và nước

Tại khu BTTN Thượng Tiến, các trạng thái rừng giàu và trung bình chủ yếu còn lại ở những nơi có địa hình hiểm trở, độ dốc lớn. Trong khi đó, ở các vùng thấp và thoải hơn, thảm thực vật chủ yếu là trảng cỏ và rừng phục hồi sau nương rẫy. Sự phân bố này cho thấy tác động mạnh mẽ của con người đã làm thay đổi hiện trạng rừng. Hậu quả là khả năng giữ nước của đất bị suy giảm đáng kể ở những vùng đất trống hoặc rừng nghèo kiệt, làm gia tăng nguy cơ lũ lụt và xói mòn đất. Việc bảo tồn đất và nước trở nên khó khăn hơn khi cấu trúc rừng không còn nguyên vẹn.

2.2. Nhu cầu cấp thiết về cơ sở khoa học quy hoạch rừng

Thực tế cho thấy, các tranh luận về quy hoạch rừng phòng hộ đầu nguồn tại địa phương thiếu một nền tảng khoa học vững chắc. Việc xác định diện tích rừng tối thiểu cần được dựa trên các chỉ số định lượng như độ ẩm đất, dung tích ẩm đồng ruộng, và khả năng điều tiết dòng chảy của từng loại rừng. Nếu không có các nghiên cứu cụ thể, việc quy hoạch sẽ không thể tối ưu hóa được cả lợi ích kinh tế và môi trường. Do đó, một nghiên cứu định lượng về mối quan hệ giữa thảm thực vật rừng và khả năng giữ nước của đất là cực kỳ cần thiết để đưa ra các quyết định quản lý hiệu quả.

III. Hướng Dẫn Phương Pháp Nghiên Cứu Đặc Tính Thủy Lý Của Đất Rừng

Để cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch rừng phòng hộ, luận văn của Nguyễn Quang Giáp (2007) đã áp dụng một hệ thống phương pháp nghiên cứu lâm nghiệp chặt chẽ và toàn diện. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá đặc tính thủy lý của đất dưới bốn trạng thái thảm thực vật phổ biến: rừng trung bình, rừng nghèo, rừng phục hồi và trảng cỏ cây bụi. Phương pháp luận cốt lõi là điều tra, phân tích hiệu quả giữ nước của rừng trong mối liên hệ với các yếu tố ảnh hưởng như địa hình, thổ nhưỡng, và cấu trúc thảm thực vật. Các ô tiêu chuẩn (OTC) được thiết lập một cách có hệ thống, trải đều trên các dạng địa hình và trạng thái rừng khác nhau để đảm bảo tính đại diện. Việc thu thập số liệu ngoại nghiệp được tiến hành tỉ mỉ, bao gồm đo đạc các chỉ tiêu cấu trúc rừng (mật độ, đường kính, độ tàn che), điều kiện địa hình (độ dốc, độ cao) và lấy mẫu đất ở các độ sâu khác nhau để phân tích độ ẩm đất và độ xốp. Dữ liệu sau đó được xử lý bằng các công cụ thống kê và phần mềm chuyên dụng như EXCEL, Mapinfo và Visual Foxpro, cho phép mô hình hóa thủy văn và tìm ra quy luật ảnh hưởng của các nhân tố đến khả năng giữ nước của đất. Phương pháp này không chỉ đánh giá được thực trạng mà còn xây dựng được các công thức dự báo, làm tiền đề cho việc đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên rừng.

3.1. Thiết lập ô tiêu chuẩn và thu thập số liệu hiện trường

Nghiên cứu đã thiết lập tổng cộng 40 ô tiêu chuẩn (OTC), mỗi OTC có diện tích 400m², phân bố đều cho bốn trạng thái thảm thực vật rừng. Vị trí các OTC được xác định bằng GPS và bố trí trên các sườn dốc khác nhau để đại diện cho sự đa dạng về địa hình. Trong mỗi OTC, các nhà nghiên cứu đã thu thập thông tin về cấu trúc rừng, điều kiện thổ nhưỡng, đặc biệt là lấy mẫu đất định kỳ để xác định độ ẩm đất theo các tầng sâu. Đây là bước quan trọng trong bộ phương pháp nghiên cứu lâm nghiệp để có được dữ liệu đầu vào chính xác.

3.2. Phân tích độ ẩm độ xốp và thành phần cơ giới của đất

Các mẫu đất thu thập từ hiện trường được đưa về phòng thí nghiệm để phân tích các chỉ tiêu quan trọng. Độ ẩm đất được xác định bằng phương pháp sấy khô. Dung trọng và tỷ trọng đất được đo để tính toán độ xốp – một chỉ số phản ánh trực tiếp khả năng giữ nước của đất. Ngoài ra, việc phân tích thành phần cơ giới của đất cũng được thực hiện để hiểu rõ hơn về kết cấu đất và ảnh hưởng của nó đến quá trình thấm và thoát nước. Các chỉ số này là nền tảng để đánh giá đặc tính thủy lý của đất một cách toàn diện.

IV. Phân Tích Khả Năng Giữ Nước Của Đất Dưới Các Thảm Thực Vật

Kết quả nghiên cứu của luận văn đã chứng minh một cách rõ ràng rằng thảm thực vật rừng có ảnh hưởng sâu sắc đến khả năng giữ nước của đất. Sự khác biệt về cấu trúc giữa các trạng thái rừng (rừng trung bình, rừng nghèo, rừng phục hồi) và trảng cỏ cây bụi đã tạo ra sự chênh lệch lớn về độ ẩm đất và độ xốp. Cụ thể, đất dưới tán rừng trung bình có độ ẩm tự nhiên bình quân và độ xốp cao nhất, cho thấy khả năng tích trữ nước vượt trội. Ngược lại, ở khu vực trảng cỏ, nơi thiếu vắng tầng cây gỗ và lớp thảm mục mỏng, đất có độ ẩm thấp hơn và dễ bị khô hạn hơn. Đặc tính thủy lý của đất, đặc biệt là dung tích ẩm đồng ruộng, được cải thiện đáng kể ở những nơi có độ tàn che cao và cấu trúc rừng đa tầng. Lớp thảm mục dày dưới tán rừng tự nhiên không chỉ giúp giữ ẩm bề mặt mà còn là nguồn cung cấp chất hữu cơ, cải thiện kết cấu đất và tạo điều kiện cho hệ vi sinh vật hoạt động, làm tăng độ xốp của đất. Nghiên cứu cũng chỉ ra mối tương quan chặt chẽ giữa các chỉ số cấu trúc rừng như độ tàn che, mật độ cây, với độ ẩm đất. Những khu rừng có cấu trúc càng phức tạp và gần với trạng thái tự nhiên thì chức năng điều tiết nước của rừng càng được phát huy hiệu quả, góp phần tích cực vào việc bảo tồn đất và nước.

4.1. Mối liên hệ giữa cấu trúc thảm thực vật và độ ẩm đất

Số liệu từ Biểu 4.3 của luận văn cho thấy độ ẩm đất tự nhiên bình quân cao nhất ở trạng thái rừng trung bình và thấp nhất ở trảng cỏ. Độ tàn che của tầng cây cao và độ che phủ của thảm tươi có vai trò quyết định trong việc giảm bốc hơi nước từ mặt đất và duy trì độ ẩm. Rừng trung bình với độ tàn che bình quân 64,3% và thảm mục dày đã tạo ra một môi trường lý tưởng để tích nước. Mối liên hệ này khẳng định tầm quan trọng của việc duy trì một cấu trúc thảm thực vật rừng đa dạng để tối ưu hóa khả năng giữ nước của đất.

4.2. So sánh độ xốp đất giữa rừng và trảng cỏ

Độ xốp là một trong những đặc tính thủy lý của đất quan trọng nhất. Kết quả nghiên cứu (Biểu 4.5) cho thấy độ xốp trung bình của đất dưới tán rừng (đặc biệt là rừng trung bình) cao hơn đáng kể so với đất ở trảng cỏ. Nguyên nhân là do hoạt động của hệ rễ cây và sự phân giải của lớp thảm mục đã cải thiện kết cấu đất, tạo ra nhiều khoảng rỗng mao quản và phi mao quản. Đất có độ xốp cao sẽ thấm nước nhanh hơn, giảm dòng chảy bề mặt và hạn chế xói mòn đất hiệu quả.

V. Bí Quyết Đề Xuất Diện Tích Rừng Phòng Hộ Tối Thiểu Hiệu Quả

Một trong những đóng góp quan trọng nhất của luận văn là việc đưa ra cơ sở khoa học để xác định diện tích rừng tối thiểu cần thiết cho mục đích phòng hộ. Thay vì các ước tính cảm tính, nghiên cứu đã xây dựng một phương pháp luận dựa trên mục tiêu duy trì độ ẩm đất ở mức lý tưởng cho sinh trưởng của thực vật. Mức độ ẩm này được xác định là 60% độ trữ ẩm toàn phần (theo Lê Văn Khoa và cộng sự). Dựa trên các phương trình hồi quy đã xây dựng, mô tả mối liên hệ giữa độ ẩm đất với các yếu tố cấu trúc rừng và địa hình, nghiên cứu đã sử dụng phần mềm FOXPRO để chạy các kịch bản mô phỏng. Quá trình này cho phép tính toán và đề xuất tỷ lệ diện tích của các loại rừng (rừng trung bình, rừng nghèo, rừng phục hồi) cần được duy trì hoặc phục hồi trên toàn bộ lưu vực để đạt được độ ẩm bình quân mục tiêu. Cách tiếp cận này trong quản lý tài nguyên rừng mang tính ứng dụng cao, giúp các nhà hoạch định chính sách tại khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến có thể đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu cụ thể. Kết quả không chỉ là một con số về diện tích rừng tối thiểu mà còn là các bản đồ phân bố không gian, gợi ý những khu vực ưu tiên cần bảo vệ và phục hồi, nhằm tối ưu hóa chức năng điều tiết nước của rừng và đảm bảo bảo tồn đất và nước một cách hiệu quả nhất.

5.1. Xây dựng công thức dự báo lượng nước trong đất

Nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng các công thức toán học để dự báo độ ẩm đất dưới các trạng thái thảm thực vật rừng khác nhau. Các công thức này xem xét đến các biến số quan trọng như độ tàn che, độ che phủ thảm tươi, lớp thảm mục, độ xốp đất và các yếu tố địa hình. Đây là công cụ hữu hiệu, cho phép mô hình hóa thủy văn và ước tính khả năng giữ nước của đất mà không cần phải đo đạc liên tục ngoài thực địa, hỗ trợ đắc lực cho công tác giám sát và quản lý.

5.2. Xác định diện tích rừng tối thiểu để duy trì độ ẩm lý tưởng

Bằng cách áp dụng mục tiêu độ ẩm đất thích hợp (60% độ trữ ẩm toàn phần), nghiên cứu đã tính toán được tỷ lệ diện tích các loại rừng cần thiết (Biểu 4.9). Kết quả này là một đề xuất cụ thể, định lượng về diện tích rừng tối thiểu cần có để đảm bảo chức năng điều tiết nước của rừng. Ví dụ, để duy trì độ ẩm cần thiết, khu vực cần một tỷ lệ nhất định của rừng trung bình và rừng nghèo. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc quy hoạch sử dụng đất dựa trên các tiêu chí sinh thái.

VI. Tương Lai Quản Lý Rừng Bền Vững Tích Hợp Bảo Tồn Nước

Nghiên cứu về khả năng giữ nước của đất tại Khu BTTN Thượng Tiến không chỉ giải quyết một vấn đề cụ thể của địa phương mà còn mở ra định hướng cho tương lai của ngành lâm nghiệp Việt Nam. Kết quả của luận văn khẳng định rằng quản lý tài nguyên rừng bền vững phải đi đôi với việc bảo vệ và tăng cường các chức năng sinh thái của rừng, đặc biệt là chức năng điều tiết nước của rừng. Việc tích hợp các yếu tố thủy văn vào quy hoạch lâm nghiệp là xu hướng tất yếu. Các phương pháp nghiên cứu lâm nghiệp hiện đại, kết hợp giữa điều tra thực địa, phân tích trong phòng thí nghiệm và mô hình hóa thủy văn, cần được nhân rộng. Trong tương lai, các nghiên cứu cần được mở rộng trên nhiều lưu vực khác nhau, xem xét thêm các yếu tố về biến đổi khí hậu và tác động kinh tế-xã hội. Việc duy trì và phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn không chỉ là giải pháp cho vấn đề bảo tồn đất và nước mà còn là nền tảng để bảo vệ đa dạng sinh học, ổn định sinh kế cho người dân và giảm thiểu rủi ro thiên tai. Những cơ sở khoa học được xây dựng từ các công trình như luận văn này sẽ là kim chỉ nam cho các chính sách quản lý rừng hiệu quả, hướng tới một tương lai phát triển hài hòa giữa con người và thiên nhiên.

6.1. Kết luận chính từ luận văn thạc sĩ khoa học lâm nghiệp

Luận văn đã kết luận rằng các trạng thái thảm thực vật rừng khác nhau có khả năng giữ nước của đất rất khác nhau. Rừng có cấu trúc càng phức tạp, độ tàn che cao và lớp thảm mục dày thì khả năng giữ nước càng tốt. Nghiên cứu đã đề xuất được phương pháp xác định diện tích rừng tối thiểu cần thiết dựa trên mục tiêu duy trì độ ẩm đất, cung cấp một cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch rừng phòng hộ đầu nguồn tại khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến.

6.2. Hướng nghiên cứu để bảo vệ đa dạng sinh học và nguồn nước

Trên cơ sở nghiên cứu này, các hướng đi tiếp theo có thể tập trung vào việc đánh giá mối quan hệ giữa khả năng giữ nước của đất và sự phong phú của đa dạng sinh học. Liệu một hệ sinh thái rừng có khả năng điều tiết nước tốt có đồng thời hỗ trợ một hệ động thực vật đa dạng hơn không? Ngoài ra, việc xây dựng các mô hình dự báo tác động của biến đổi khí hậu đến chu trình thủy văn rừng cũng là một lĩnh vực cần được quan tâm, nhằm xây dựng các chiến lược quản lý tài nguyên rừng thích ứng và chủ động hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VAN DE NGHIEN CUU 1. TREN THE GIỚI Nghiên cứu vai trò giữ nước của rừng về cơ bản là nghiên cứu thủy văn rừng. Thuật ngữ “Thủy văn rừng” ra đời vào những năm đầu của thế kỷ XIII, tuy lĩnh vực này đã được đề cập nghiên cứu từ khá lâu, song những thành tựu của nó mangý nghĩa rõ rệt trong cuộc sống phải kể từ những năm 1930 trở lại đây. Đến nay có rất nhiều khái niệm và định nghĩa về thuật ngữ “vai /rỏ giữ nước của rừng” nhưng chủ yếu là xoay quanh hai quan điểm đó là rừng có tác dụng làm tăng lượng nước trong mùa khô và làm ổn định dòng chảy trong.

Trên quan điểm chung, vai trò giữ nước của rừng được hiểu là giữ và tích lñy nước như: làm tăng lượng nước trong đất, giảm sự bốc thoát hơi nước, làm tăng mực nước ngầm, giảm dòng chảy bề mặt, hạn chế xói mòn đất, qua đó điều hoà và ổn định lượng nước sông suối, cũng như làm sạch nước (Mon-tra-nop, 1960, 1973 - dẫn theo Vương Văn Quỳnh, 1999) [25]; Khanbecop (1984) [14]. Nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng hay nói cách khác là nghiên cứu thủy văn rừng đã được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, các tác giả đã đề cập đến nhiều lĩnh vực khác nhau, tuy nhiên những nghiên cứu đó tập trung vào các vấn đề sau: - Nghiên cứu về “Dung tích giữ nước của rừng”, khái niệm này đã được dùng để phản ánh khả năng giữ nước của rừng thông qua tổng lượng nước giữ lại trên tán, lượng nước giữ lại bởi vật rơi rụng và lượng nước giữ trong đất. Quan điểm này được các nhà thuỷ văn rừng chấp nhận một cách rộng rãi (Trần Huệ Tuyền, 1994; Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. Khả năng giữ nước của rừng có giới hạn và phụ thuộc nhiều vào đặc điểm của đất rừng như: độ xốp, kết cấu của đất, tốc độ thấm nước, hàm lượng, mùn, độ dày tầng đất.

Chúng quyết định dung tích chứa nước của đất rừng (Vu Chi Dân và Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. - Sự thấm nước của đất là chỉ thị cho khả năng của tầng điều tiết quan trọng nhất trong tuần hoàn thủy văn rừng, sau khi nước mưa đã đi qua bầu không khí và lớp thảm thực vật che phủ. Sự thấm nước của đất có tác dụng rất quan trọng trong việc hình thành cơ chế phát sinh dòng chảy. Có nhiều mô hình thấm nước của đất dựa vào việc đơn giản hóa quá trình vật lý và các mô hình kinh nghiệm và mô hình cải tiến của nó.

Mặc dù những mô hình này đã thu được thành công khá tốt trong mô phỏng vận động của nước trong đất nông nghiệp và trong thủy văn lưu vực đất nông nghiệp, nhưng khi ứng dụng, cho vùng đất dốc lại gây ra những thách thức nghiêm trọng. Khi nước thấm vào đất và vận chuyển trong đắt, chúng chịu sự chỉ phối của trọng lực và lực tác dụng mao quản do tiếp xúc giữa nước và hạt đất. Sự biến đổi của kết cấu đất và của thành phần cơ giới đất sẽ dẫn đến sự rối loạn của con đường vận động nước trong đất, nên việc ứng dụng định luật Darcy - định luật mô tả vận động của nước trong một môi trường đồng nhất nhiều lỗ hổng - và phương. trình liên tục về sự vận động của nước trong đất rừng để nghiên cứu định lượng và dự báo, sẽ dân đến những sai lệch tương đối lớn so với tình hình thực tế vì phạm vi sử dụng của định luật Darcy là dùng cho vận động của dòng chảy trong một tầng đất (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [11].

Xét từ góc độ ảnh hưởng của rừng đến tuần hoàn thủy văn: do phân giải thảm mục, hoạt động của rễ cây và động vật, dẫn đến vận động của dòng chảy trong các lỗ hổng tương đối lớn, làm tăng lượng nước thấm xuống đắt và lượng nước. giữ lại trong đất (Zakharop, 1981) [35]. Nói chung, đất rừng có tốc độ thắm nước lớn hơn so với các loại hình sử dụng đất khác. Một số kết quả nghiên cứu cho thấy, tốc độ thắm nước ổn định của đất rừng có thể đạt 80 mm/giờ trở lên.

Kết quả nghiên cứu của Trần Huệ Tuyển (1994) [34] cho thấy, đất rừng có độ hồng ngoài mao quản lớn thì tốc độ thấm nước và lượng nước thấm của đất rừng sẽ tăng lên. Có thể mô phỏng quá trình nước thấm xuống đất rừng theo mô hình Philip (Diêu Hoa Hạ, 1989; Tham Bang và Nông Tấn, 1992) [1]. Lượng nước giữ trong đất rừng là một chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá tác dụng nuôi dưỡng nguồn nước của rừng. Ở Trung Quốc, các nhà khoa học thường dùng lượng nước bão hòa các lỗ hỗng ngoài mao quản trong đất rừng để tính toán lượng nước thấm xuống đắt.

Theo kết quả nghiên cứu, mỗi hecta đất rừng có thể tích giữ được lượng nước 641 - 679 tắn/năm (Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. - Một trong những chỉ tiêu phản ánh khả năng giữ nước của rừng là lượng nước giữ lại trên tán. Qua các kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ lượng, nước mưa giữ lại trên tán rừng lá ki ôn đới chiếm 20 - 40% (Vương Lễ Tiên và Lý Á Quang, 1991) [29]. Những nghiên cửu ở Trung Quốc về tỷ lệ lượng, nước mưa ngăn giữ bởi tán rừng tương ứng với các đới khí hậu khác nhau cho thấy phạm vi biến động của tỷ lệ lượng nước mưa bị ngăn giữ lại trong khoảng 11,4 - 34,3%, lệ sô biến động 6,68 - 55,05%, trong đó tỷ lệ nước mưa.

bị giữ lại trên tán của rùng lá kim thường xanh Á nhiệt đới ở miền Tây là lớn nhất, rừng hỗn giao cây lá rộng thường xanh với cây lá rộng rụng lá á nhiệt đới, miền núi là nhỏ nhất (Vũ Chí Dân - Christoph Peisert - Dư Tân Hiểu (2001) [2]. ~ Nghiên cứu về khả năng hút giữ nước của vật rơi rụng trong rừng: vật rơi rụng, thảm mục trong rừng có khả năng ngăn giữ nước tương đối lớn, nên có tác dụng bổ sung nước cho đất và cung cấp nước cho thực vật của Vũ Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001 (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [1 1]. Mặt khác vật rơi rụng lại cho nước có khả năng bốc hơi đi một cách dễ dàng, đó là những nghiên cứu của Black và Kelliher, 1989 (dẫn theo Vũ Chí Dân & 'Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. Lượng nước hút giữ của lớp thảm mục trong rừng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: thành phần thảm mục, tuổi rừng, tình trạng phân giải thảm mục, tình trạng tích lũy của thảm mục, tình trạng giữ nước của thảm mục, loại hình lâm phần và đặc điểm của mưa.

Những nghiên cứu của Mật Vân, Trương Hồng Giang, Triệu Hồng Nhạn ở Trung Quốc đã chứng minh: lượng nước hút giữ của thảm mục có thể đạt tới 2 - 4 lần khối lượng khô của bản thân nó, tỷ lệ lượng nước giữ tối đa bình quân của thảm mục trong rừng là 309,54%, dung lượng nước hút giữ của nó nhỏ hơn 191% (Vũ Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. - Nghiên cứu bốc hơi nước vật lý từ đất và thoát hơi nước sinh lý từ tán rừng đã được các nhà khoa học ở Trung Quốc đề cập vào những năm 1960, (theo Dư Tân Hiểu, 1993) [12], phần lớn các kết quả nghiên cứu cho thấy lượng nước bốc hơi và thoát hơi của rừng chiếm từ 40% - 80% tổng lượng mưa (bao gồm cả tổn thắt nước do ngăn giữ của tản rừng và thảm mục. Nghiên cứu của Khang Văn Tỉnh (1997) đã sử dụng phương pháp khuyếch tán hỗn lưu để nghiên cứu quy luật bốc hơi và thoát hơi nước của rừng trồng. Kết quả cho thấy, lượng nước bốc hơi và thoát hơi bình quân năm trong rừng Sa mu nhân tạo.

chiếm 82,2% tổng lượng nước rơi hàng năm, còn lượng bốc và thoát hơi của tán rừng chiếm 89,3% tổng lượng nước bốc hơi và thoát hơi của rừng. - Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về lượng nước chảy men thân, theo một số tài liệu thống kê cho thấy lượng nước này thường, chiếm tỷ lệ từ 1 - 3% tổng lượng mưa. Đây là tỷ lệ thấp so với các thành phần cân bằng nước khác, nhưng nó có giá trị là cung cấp một phần đỉnh dưỡng cho cây cá lẻ mà không nên bỏ qua. - Nghiên cứu về lượng nước chảy trên bề mặt đất: đất có khả năng giữ nước nhưng hiệu quả lại rất khác nhau giữa các loại đất, nhìn chung đất rừng, tự nhiên có khả năng thấm nước rất cao và rất hiểm xuất hiện dòng chảy bề mặt.

Lượng nước chảy bề mặt càng lớn khi rừng có tán lá càng thưa thớt và khi độ dốc mặt đất càng lớn thì tạo ra nhiều lượng nước chảy trên bề mặt. - Lượng mưa lọt tán đã được nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu. Nhìn chung kết quả nghiên cứu về lượng nước mưa lọt tán còn khiêm tốn, một số công trình được coi là có độ tin cậy cao nhưng mới chỉ đưa ra một số thông, tin ban đầu như: tỷ lệ phần trăm của lượng nước mưa lọt tán so với tổng lượng mưa của các loại rừng thường ở mức 75% trở lên. Lượng mưa lọt tán phụ thuộc vào cấu trúc tán lá, chỉ số điện tích lá và một số nhân tổ khác.

Đã có nhiều lý luận về dòng chảy bỀ mặt đất như: “Cơ chế dòng chảy. trên mặt đất siêu thắm”; khái niệm “Diện tích sản sinh dòng chảy biến động”. Lý luận “Diện tích sản sinh dòng chảy biến động” ra đời vào những năm 60 của thế kỷ XX và đã được thừa nhận rộng rãi, những nghiên cứu về thủy văn học trên đất dốc đã phát triển mạnh mẽ và thay thế giả thuyết về dòng chảy siêu thẩm. Nghiên cứu thuỷ văn rừng thường gắn liền với nghiên cứu xói mòn đất.

Công trình đầu tiên ngiiêu cứu về xói mòn đất và dòng chảy được nhà bác học Volni người Đức !:ðng những năm 1877 - 1885 (Hudson N, 1981) [13]. ‘Thi nghiệm được bố trí để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như loại đất, độ dốc tầng đất mặt, thực bì, lượng mưa tới dòng chảy và xói mòn đất. Song phần lớn các kết kết luận đã nghiên cứu chưa được định lượng, chính xác. Tuy nhiên, bên cạnh đó cũng có một số công trình tỏ ra có ý nghĩa trong thực tiễn như: nghiên cứu của trường Đại học Tổng hợp Pardiu vào năm 1950 (Hudson N, 1981) [13] đã xây dựng phương trình mất đất.

Sau đó phương trình này được W.Wischmeier hoàn chỉnh dần. Phương trình đó đã làm rõ vai trò của từng nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất.