Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đặc điểm tính chất đất và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc trên địa bàn huyện phú lương tỉnh thái nguyên

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đặc điểm tính chất đất, đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên.

• Tác giả: Ông Á Huân
• Người hướng dẫn: PGS. Đàm Xuân Vận
• Trường học: Đại học Thái Nguyên - Trường Đại học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Nghiên cứu đặc điểm tính chất đất và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc trên địa bàn huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu của đề tài
• Mục tiêu tổng quát
• Mục tiêu cụ thể
• Ý nghĩa của đề tài
• Ý nghĩa khoa học của đề tài
• Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 1.1. Cơ sở khoa học
• 1.2. Nghiên cứu về tính chất đất và độ dốc trên thế giới và Việt Nam
• 1.2.1. Những nghiên cứu trên thế giới
• 1.2.2. Những nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.3. Đánh giá chung
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
• 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu
• 2.3.2. Phương pháp chọn điểm nghiên cứu
• 2.3.3. Phương pháp phân tích các yếu tố tác động
• 2.3.4. Phương pháp lấy mẫu đất phân tích
• 2.3.5. Phương pháp so sánh và xử lý số liệu
• 2.3.6. Phương pháp ước lượng và giả thuyết nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm đất dốc theo các cấp độ dốc và tầng dày tại huyện Phú Lương
• 3.1.1. Phân loại theo cấp độ dốc tại huyện Phú Lương
• 3.1.2. Phân loại theo tầng dày của đất dốc tại huyện Phú Lương
• 3.2. Nghiên cứu các yếu tố tác động đến tính chất môi trường đất dốc dựa vào phân tích tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu trên địa bàn huyện Phú Lương
• 3.2.1. Tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại tiểu vùng 1 trên địa bàn huyện Phú Lương
• 3.2.2. Tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại tiểu vùng 2 trên địa bàn huyện Phú Lương
• 3.2.3. Tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại tiểu vùng 3 trên địa bàn huyện Phú Lương
• 3.2.4. Ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn trong hoạt động của con người đối với tài nguyên sinh khí hậu
• 3.3. Hiện trạng sử dụng đất theo chỉ số thực vật (NDVI) và độ dốc trên địa bàn huyện Phú Lương
• 3.4. Nghiên cứu đặc điểm tính chất môi trường đất dốc dựa trên phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất môi trường đất dốc tại huyện Phú Lương
• 3.4.1. Phân tích một số tính chất đất theo độ dốc với thực vật (chỉ số NDVI)
• 3.4.2. Phân tích một số hàm lượng kim loại nặng theo độ dốc với mục đích sử dụng đất nông nghiệp tại huyện Phú Lương
• 3.4.3. Phân tích hóa chất BVTV theo mục đích sử dụng đất nông nghiệp
• 3.5. Khó khăn, tồn tại và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc trên địa bàn huyện Phú Lương
• 3.5.1. Khó khăn, tồn tại
• 3.5.2. Đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc tại huyện Phú Lương
• 3.5.3. Định hướng sử dụng bảo vệ môi trường đất dốc tại huyện Phú Lương
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Đặc điểm đất dốc tại huyện Phú Lương Thái Nguyên

Nghiên cứu tập trung vào đặc điểm đất dốc tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên. Đất dốc chiếm hơn 70% diện tích toàn huyện, với địa hình cao và chia cắt phức tạp. Các yếu tố như độ dốc, tầng dày đất, và thảm thực vật được phân tích chi tiết. Độ dốc được phân loại thành các cấp từ nhẹ đến rất mạnh, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xói mòn và rửa trôi. Tài nguyên thiên nhiên và biến đổi khí hậu cũng được xem xét như những yếu tố tác động đến tính chất đất. Kết quả cho thấy, đất dốc tại Phú Lương có nguy cơ suy thoái cao do hoạt động canh tác nông nghiệp và khai thác khoáng sản.

1.1. Phân loại đất dốc theo cấp độ

Đất dốc được phân loại thành 5 cấp độ: dốc nhẹ (dưới 7°), dốc vừa (8°-15°), dốc hơi mạnh (16°-25°), dốc mạnh (26°-35°), và dốc rất mạnh (trên 35°). Mỗi cấp độ có đặc điểm riêng về độ ổn định và nguy cơ xói mòn. Đất dốc cấp cao thường có tầng đất mỏng, dễ bị rửa trôi dinh dưỡng, trong khi đất dốc nhẹ phù hợp hơn cho canh tác nông nghiệp.

1.2. Tác động của thảm thực vật

Thảm thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ đất dốc. Nghiên cứu chỉ ra rằng, các khu vực có thảm thực vật dày đặc ít bị xói mòn hơn so với những nơi có thảm thực vật thưa thớt. Chỉ số thực vật (NDVI) được sử dụng để đánh giá mức độ che phủ và ảnh hưởng của nó đến tính chất đất.

II. Giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc tại huyện Phú Lương. Các giải pháp bao gồm quản lý đất đai bền vững, cải thiện chất lượng đất, và bảo tồn đa dạng sinh học. Nông nghiệp bền vững được khuyến khích thông qua việc áp dụng các kỹ thuật canh tác thân thiện với môi trường, như trồng cây che phủ và luân canh cây trồng. Quản lý tài nguyên thiên nhiên cũng được nhấn mạnh để giảm thiểu tác động tiêu cực từ hoạt động khai thác khoáng sản.

2.1. Cải thiện chất lượng đất

Các biện pháp như bón phân hữu cơ, hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, và tăng cường độ phì nhiêu của đất được đề xuất. Cải thiện chất lượng đất không chỉ giúp nâng cao năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu nguy cơ xói mòn và rửa trôi.

2.2. Bảo tồn đa dạng sinh học

Bảo tồn đa dạng sinh học được coi là yếu tố then chốt trong việc duy trì cân bằng sinh thái. Nghiên cứu khuyến nghị tăng cường trồng rừng và bảo vệ các khu vực có hệ sinh thái tự nhiên để giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu và suy thoái đất.

III. Đánh giá tác động môi trường và phát triển bền vững

Nghiên cứu đánh giá tác động của các hoạt động con người đến môi trường đất dốc tại huyện Phú Lương. Các yếu tố như sử dụng đất, khai thác khoáng sản, và canh tác nông nghiệp được phân tích để xác định mức độ ảnh hưởng. Phát triển bền vững được đề cao thông qua việc kết hợp giữa bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế. Các giải pháp được đề xuất nhằm đảm bảo sử dụng đất hiệu quả và bền vững.

3.1. Sử dụng đất hiệu quả

Sử dụng đất hiệu quả là yếu tố quan trọng trong việc giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp như quy hoạch đất đai, tăng cường quản lý tài nguyên, và áp dụng công nghệ tiên tiến trong canh tác.

3.2. Phát triển bền vững

Phát triển bền vững được coi là mục tiêu chính trong nghiên cứu. Các giải pháp được đề xuất nhằm đảm bảo sự cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Huyện Phú Lương thuộc tỉnh Thái Nguyên sở hữu tổng diện tích tự nhiên là 36.886,68 ha, trong đó địa hình đồi núi dốc chiếm trên 70% toàn huyện. Đáng chú ý, diện tích đất có độ dốc trên 3 độ chiếm tới 91,78%, tương đương 33.854,91 ha, phân bố chủ yếu trên nền địa hình chia cắt phức tạp bởi quá trình karst hóa mạnh mẽ. Sự kết hợp giữa lượng mưa trung bình năm lớn dao động từ 1.722,76 mm đến 2.005,08 mm cùng các hoạt động nhân sinh kéo dài như thâm canh nông nghiệp trên 4.300 ha chè và khai thác khoáng sản than, titan đã tạo áp lực nghiêm trọng lên tính chất lý hóa của đất. Đất dốc đối mặt với nguy cơ xói mòn, rửa trôi dinh dưỡng tầng mặt và tích tụ các chất độc hại thứ sinh tại các vùng chân dốc.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung đánh giá thực trạng phân bố cấp độ dốc và tầng dày đất, phân tích mối quan hệ tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu với chỉ số thực vật NDVI, đồng thời lượng hóa các chỉ tiêu dinh dưỡng, độ chua và dư lượng kim loại nặng như chì, asen, cadimi. Trên cơ sở đó, đề tài xây dựng luận cứ khoa học để đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình nhằm bảo vệ môi trường đất dốc bền vững.

Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực địa tại 3 tiểu vùng đại diện gồm xã Yên Ninh, xã Yên Lạc và xã Động Đạt trong khung thời gian từ ngày 30/08/2016 đến ngày 30/07/2017. Ý nghĩa của đề tài thể hiện qua việc định lượng hóa dữ liệu thổ nhưỡng của 12 loại đất, hỗ trợ thiết lập giải pháp giảm thiểu từ 30% đến 40% lượng đất mất hàng năm do xói mòn, trực tiếp bảo vệ hơn 22.866,51 ha đất có tầng dày từ 70 cm đến 100 cm phục vụ phát triển kinh tế nông lâm nghiệp địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết suy thoái đất do xói mòn thủy lực nhiệt đới kết hợp với lý thuyết sinh thái cảnh quan đồi núi để đánh giá sự tương tác đa chiều giữa điều kiện tự nhiên và áp lực nhân sinh. Khung nghiên cứu vận dụng 5 khái niệm chuyên ngành nền tảng:

Thứ nhất, môi trường đất là một hệ sinh thái chức năng hoàn chỉnh, phản ánh tổ hợp các đặc tính hóa học, vật lý và sinh học, đảm nhận vai trò duy trì chu trình sinh địa hóa và thanh lọc nguồn nước ngầm. Thứ hai, đất dốc được định nghĩa là bề mặt đất nằm nghiêng với địa hình mấp mô, phân thành các cấp dốc từ dốc nhẹ dưới 7 độ đến dốc rất mạnh trên 25 độ. Thứ ba, suy thoái môi trường đất biểu hiện qua sự sụt giảm dung lượng chất lượng, mất kết cấu hạt đất và giảm khả năng sản xuất sinh khối. Thứ tư, dung dịch đất và độ chua phản ánh trạng thái động của các cation kiềm trao đổi như canxi, magie bị thay thế bởi ion hydro và nhôm, quyết định chỉ số pH. Thứ năm, độ phì đất biểu thị hàm lượng chất hữu cơ, đạm tổng số, lân và kali dễ tiêu đáp ứng nhu cầu sinh trưởng cây trồng.

Khung pháp lý của nghiên cứu căn cứ vào Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014, Nghị định số 19/2015/NĐ-CP, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 03-MT:2015/BTNMT về giới hạn kim loại nặng trong đất và QCVN 15:2008/BTNMT về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài tích hợp giữa dữ liệu thứ cấp về bản đồ thổ nhưỡng, số liệu khí tượng thủy văn của tỉnh Thái Nguyên cùng ảnh viễn thám vệ tinh Landsat 8 độ phân giải không gian 30x30 mét chụp vào tháng 6 năm 2016 và mô hình số độ cao kỹ thuật số DEM.

Cỡ mẫu nghiên cứu thực địa bao gồm 25 điểm mẫu đất hỗn hợp đại diện cho 5 loại hình thảm phủ chính gồm cây bụi tự nhiên, keo non, keo lâu năm, lúa nước và chè tại 3 xã Yên Ninh, Yên Lạc, Động Đạt. Phương pháp chọn mẫu tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn TCVN 7538-2:2005 và TCVN 5297:1995, thu thập mẫu ở tầng mặt từ 0 cm đến 20 cm sau 2 ngày liên tục không mưa. Tại mỗi ô tiêu chuẩn, lấy từ 3 đến 5 điểm phụ theo đường chéo góc hoặc ziczac tạo mẫu hỗn hợp 1 kg, sau đó rút gọn đồng nhất còn 0,5 kg và định vị tọa độ bằng thiết bị GPS cầm tay. Đồng thời, trên hệ thống thông tin địa lý, sử dụng công cụ tạo điểm ngẫu nhiên để trích xuất 250 điểm cho mỗi tiểu vùng, tổng cộng 750 điểm dữ liệu không gian phục vụ phân tích tương quan sinh khí hậu.

Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm áp dụng phương pháp đo điện cực thủy tinh xác định pHKCl theo TCVN 5979:2000, phương pháp oxy hóa kali bicromat xác định mùn tổng số theo TCVN 4050-1985, phương pháp Kendan cải biên xác định đạm tổng số theo TCVN 6498:1999, quang phổ phát xạ xác định kali dễ tiêu theo TCVN 8662-2011 và quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS xác định kim loại nặng chì, asen, cadimi. Lý do lựa chọn tổ hợp phương pháp này nhằm đảm bảo độ nhạy cao và sai số cực tiểu đối với các mẫu đất miền núi.

Quy trình xử lý dữ liệu sử dụng phần mềm SPSS phiên bản 20.0 để phân tích tương quan Pearson, chạy ước lượng đường cong hồi quy phi tuyến Curve Estimation. Đồng thời, sử dụng phần mềm XLSTAT để phân tích thành phần chính PCA và phân tích cụm phân cấp AHC nhằm nhóm các vị trí có cùng mức độ tác động ô nhiễm. Việc mô hình hóa không gian được thực hiện trên ArcGIS phiên bản 10.2 qua phương pháp nội suy trọng số nghịch đảo khoảng cách IDW cho các chỉ tiêu dinh dưỡng và phương pháp Kriging địa thống kê cho kim loại nặng. Toàn bộ quá trình thu thập và phân tích hoàn thành trong 11 tháng nghiên cứu liên tục.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, phân tích địa hình thổ nhưỡng cho thấy đất dốc cấp 3 đến 8 độ chiếm 12.184,40 ha (tương đương 33,03%) và cấp 8 đến 15 độ chiếm 11.672,10 ha (tương đương 31,64% tổng diện tích huyện). Toàn huyện có 12 nhóm loại đất, trong đó đất đỏ vàng trên đá sét và biến chất chiếm diện tích áp đảo với 20.906,03 ha (chiếm 56,68%), tập trung chủ yếu ở cấp dốc trên 25 độ với 11.409,56 ha. Về cấu trúc tầng dày, đất có tầng dày từ 70 cm đến 100 cm chiếm 22.866,51 ha (62,01%), đất có tầng dày từ 50 cm đến 70 cm đạt 6.942,54 ha (18,83%), còn lại là tầng dày trên 100 cm với 5.320,74 ha (14,43%).

Thứ hai, chỉ số thực vật NDVI dao động trong khoảng từ -0,169 đến 0,650, thể hiện tính phân hóa sinh thái sâu sắc giữa các tiểu vùng. Tại tiểu vùng 1 gồm các xã Yên Ninh, Yên Trạch, Yên Đổ, chỉ số NDVI tương quan âm có ý nghĩa thống kê cao với lượng mưa năm (hệ số r = -0,485, p < 0,01, R² = 0,235) và tương quan dương với độ dốc (hệ số r = 0,339, p < 0,01). Tại tiểu vùng 2 gồm các xã Yên Lạc, Phú Đô, Tức Tranh, lượng mưa thể hiện tương quan nghịch rất mạnh với độ dốc (hệ số r = -0,706, p < 0,01) và độ cao (hệ số r = -0,739, p < 0,01) do thảm phủ cây chè chiếm hơn 4.300 ha chi phối mặt đệm. Tại tiểu vùng 3 gồm xã Động Đạt, Phấn Mễ, tương quan giữa NDVI với lượng mưa giảm xuống mức r = -0,273 và với độ dốc đạt r = 0,184 do mức độ đô thị hóa và hoạt động khai khoáng làm phân mảnh thảm phủ.

Thứ ba, đặc tính hóa lý đất dốc tại các điểm khảo sát thể hiện phản ứng chua đến rất chua với chỉ số pHKCl dao động từ 3,8 đến 4,8. Tỷ lệ mùn tổng số và đạm tổng số có xu hướng suy giảm rõ rệt ở các sườn dốc canh tác chè và keo non do thiếu thảm che phủ bảo vệ. Đối với kim loại nặng, hàm lượng chì, asen và cadimi tại các vị trí đất lúa nước và chân dốc xung quanh khu vực khai thác mỏ than Phấn Mễ và mỏ titan Động Đạt cao hơn từ 1,5 đến 2,8 lần so với khu vực rừng tự nhiên vùng cao, dù vẫn nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép của QCVN 03-MT:2015/BTNMT.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm độ phì và chua hóa đất dốc tại huyện Phú Lương bắt nguồn từ tác động kép của các hiện tượng rửa trôi tự nhiên và phương thức canh tác bất hợp lý. Lượng mưa trung bình năm lớn từ 1.722,76 mm đến 2.005,08 mm trút xuống các sườn dốc đã nhanh chóng cuốn trôi các cation kiềm trao đổi như canxi, magie, giải phóng các ion hydro và nhôm tự do làm đất bị chua hóa mạnh. Hiện tượng này hoàn toàn trùng khớp với các công bố quốc tế của các nhà khoa học về xói mòn đất nhiệt đới, nơi ước tính hàng chục tỷ tấn đất mặt màu mỡ bị cuốn trôi mỗi năm khỏi các hệ thống canh tác đồi núi.

Bên cạnh đó, việc sử dụng phân bón vô cơ tại các nông hộ tăng 51,7% trong khi cây trồng chỉ hấp thụ được khoảng một phần ba đã thúc đẩy quá trình axit hóa đất và phát tán dư lượng hóa chất xuống các thung lũng tích tụ. Kết quả này tương đồng với nghiên cứu của các chuyên gia thổ nhưỡng trong nước, chỉ ra rằng đất canh tác dốc bị suy giảm tỷ lệ hạt kết đất từ 55,6% xuống chỉ còn 30% so với đất rừng tự nhiên.

Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa sinh động thông qua ma trận tương quan Pearson và phương trình hồi quy phi tuyến bậc 3, mô tả chính xác sự suy giảm của chỉ số sinh khối thực vật khi lượng mưa và độ dốc thay đổi. Bản đồ phân bố không gian nội suy Kriging và sơ đồ nhánh phân cấp Dendrogram AHC thể hiện rõ rệt sự phân nhóm ô nhiễm kim loại nặng tập trung tại chân dốc, cung cấp bằng chứng trực quan về hướng lan truyền vật chất từ đỉnh đồi xuống các vùng sản xuất nông nghiệp trũng thấp.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, quy hoạch và phân vùng sử dụng đất dốc theo khả năng thích ứng sinh thái. Ủy ban nhân dân huyện Phú Lương cùng Phòng Tài nguyên và Môi trường cần rà soát và chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên 2.792,66 ha đất có độ dốc trên 25 độ và 2.740,83 ha đất dốc từ 20 đến 25 độ sang trồng rừng phòng hộ và khoanh nuôi tái sinh tự nhiên. Mục tiêu nâng tỷ lệ che phủ rừng đạt chỉ số NDVI trên 0,65, hoàn thành trong giai đoạn từ năm 2018 đến năm 2022.

Thứ hai, áp dụng các giải pháp canh tác nông lâm kết hợp chống xói mòn trên đất dốc. Trạm Khuyến nông huyện và chính quyền các xã Yên Ninh, Yên Lạc, Động Đạt cần hướng dẫn nông dân xây dựng mô hình ruộng bậc thang, trồng băng cỏ Vetiver chắn sóng và phủ thảm thực vật che phủ đất trên 11.672,10 ha đất dốc từ 8 đến 15 độ. Giải pháp này hướng tới mục tiêu cắt giảm từ 35% đến 45% lượng đất bị xói mòn tầng mặt hàng năm, duy trì triển khai liên tục từ năm 2018 đến năm 2025.

Thứ ba, chuẩn hóa kỹ thuật bón phân và quản lý hóa chất bảo vệ thực vật. Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn chỉ đạo các hợp tác xã chè tại vùng 2 thay thế 30% phân hóa học vô cơ bằng phân hữu cơ sinh học, áp dụng quy trình tưới tiêu khoa học trên 4.300 ha chè. Biện pháp này giúp cải thiện độ chua pHKCl đất lên ngưỡng trên 4,5, hạn chế phát tán khí nhà kính oxit nitơ và bảo vệ 22.866,51 ha đất có tầng dày 70 cm đến 100 cm.

Thứ tư, thiết lập mạng lưới quan trắc và giám sát môi trường định kỳ tại các điểm nóng khoáng sản. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên phối hợp với các doanh nghiệp khai thác mỏ tại Động Đạt và Phấn Mễ xây dựng 15 trạm quan trắc định kỳ 6 tháng một lần đối với hàm lượng kim loại nặng chì, cadimi, asen trong đất và nước mặt. Đảm bảo 100% diện tích đất sản xuất nông nghiệp lân cận đáp ứng tiêu chuẩn an toàn sinh thái theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT đến năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, các nhà quản lý và hoạch định chính sách tại các Sở, Phòng Tài nguyên và Môi trường, Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Nghiên cứu cung cấp hệ cơ sở dữ liệu số hóa GIS và bản đồ phân vùng thổ nhưỡng của 36.886,68 ha đất, phục vụ trực tiếp cho công tác lập quy hoạch sử dụng đất cấp huyện và thẩm định đánh giá tác động môi trường các dự án khai khoáng.

Thứ hai, cán bộ khuyến nông và kỹ sư lâm sinh thực địa. Luận văn cung cấp các chỉ dẫn kỹ thuật định lượng về tầng dày đất và độ dốc, giúp xây dựng các mô hình nông lâm kết hợp tối ưu trên 11.672,10 ha đất dốc 8 đến 15 độ, bảo vệ lớp đất mặt khỏi thoái hóa.

Thứ ba, học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Đất đai. Đề tài đóng vai trò là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp tích hợp viễn thám Landsat 8, mô hình số độ cao DEM với các thuật toán thống kê đa biến PCA, AHC và phép nội suy không gian địa thống kê Kriging.

Thứ tư, các doanh nghiệp khai khoáng và hợp tác xã sản xuất chè quy mô lớn. Tài liệu giúp các đơn vị nắm vững cơ chế lan truyền kim loại nặng và rửa trôi dinh dưỡng theo sườn dốc, từ đó xây dựng kế hoạch quản lý đất canh tác an toàn theo tiêu chuẩn VietGAP.

Câu hỏi thường gặp

Yếu tố tự nhiên nào tác động mạnh nhất đến sự suy thoái đất dốc tại huyện Phú Lương? Độ dốc địa hình kết hợp với lượng mưa trung bình năm lớn từ 1.722,76 mm đến 2.005,08 mm là tác nhân tự nhiên hàng đầu gây xói mòn và rửa trôi đất. Hiện tượng này cuốn đi các cation kiềm trao đổi canxi, magie, khiến đất bị chua hóa nghiêm trọng với pHKCl giảm xuống dưới 4,5.

Chỉ số thực vật NDVI có ý nghĩa như thế nào trong công tác bảo vệ môi trường đất dốc? Chỉ số NDVI chiết xuất từ ảnh vệ tinh phản ánh mật độ che phủ của thảm thực vật từ -0,169 đến 0,650. Thảm thực vật có NDVI cao trên 0,6 giúp tán xạ hạt mưa, giảm tốc độ dòng chảy mặt, qua đó giữ lại hàm lượng mùn và đạm tổng số trong đất, ngăn ngừa suy thoái tầng đất hữu hiệu 70 cm đến 100 cm.

Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp dốc tại Phú Lương hiện có vượt ngưỡng an toàn không? Kết quả kiểm nghiệm tại 25 điểm mẫu cho thấy hàm lượng chì, asen và cadimi vẫn nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn QCVN 03-MT:2015/BTNMT. Tuy nhiên, tại các chân dốc gần mỏ titan Động Đạt và mỏ than Phấn Mễ, các kim loại này có xu hướng tích tụ cục bộ cao gấp 1,5 đến 2,8 lần so với vùng rừng tự nhiên.

Nhóm đất chiếm diện tích lớn nhất tại Phú Lương có đặc tính ra sao? Đất đỏ vàng trên đá sét và biến chất là nhóm đất chủ đạo với 20.906,03 ha, chiếm 56,68% tổng diện tích tự nhiên. Loại đất này phân bố nhiều ở cấp dốc trên 25 độ với 11.409,56 ha, có tầng dày từ 70 cm đến 100 cm chiếm tỷ lệ cao nhưng rất nhạy cảm với xói mòn khi bị mất thảm phủ thực vật.

Tại sao nghiên cứu lại phân chia huyện Phú Lương thành 3 tiểu vùng sinh thái riêng biệt? Việc phân chia 3 tiểu vùng dựa trên sự khác biệt về địa hình và tác động nhân sinh: Tiểu vùng 1 là núi cao chia cắt mạnh với rừng tự nhiên; Tiểu vùng 2 là vùng đồi bát úp tập trung hơn 4.300 ha chè; Tiểu vùng 3 là khu vực bằng phẳng chịu ảnh hưởng mạnh từ đô thị và khai thác mỏ.

Kết luận

• Đất dốc trên 3 độ tại huyện Phú Lương chiếm tới 91,78% tổng diện tích, trong đó nhóm đất đỏ vàng trên đá sét và biến chất chiếm ưu thế tuyệt đối với 20.906,03 ha.
• Cấu trúc tầng dày đất tương đối thuận lợi với 62,01% diện tích đạt độ sâu từ 70 cm đến 100 cm, song đối mặt với nguy cơ rửa trôi mạnh dưới lượng mưa năm từ 1.722,76 mm đến 2.005,08 mm.
• Mối tương quan sinh khí hậu khẳng định vai trò cốt lõi của thảm thực vật NDVI trong việc giảm thiểu xói mòn đất và kiểm soát sự chua hóa môi trường đất.
• Hàm lượng kim loại nặng chì, asen, cadimi dù nằm trong giới hạn cho phép nhưng đã xuất hiện dấu hiệu tích tụ thứ sinh tại các vùng chân dốc trũng thấp lân cận điểm mỏ khoáng sản.
• Hệ thống giải pháp đề xuất kết hợp đồng bộ giữa quy hoạch rừng phòng hộ trên 5.533,49 ha đất dốc trên 20 độ, kỹ thuật canh tác nông lâm kết hợp và quan trắc môi trường định kỳ.

Đóng góp chính của luận văn là đã chuẩn hóa bộ dữ liệu không gian viễn thám kết hợp phân tích đa biến, cung cấp luận cứ thực tiễn phục vụ quản trị đất dốc bền vững. Kế hoạch tiếp theo cần tập trung số hóa mạng lưới giám sát xói mòn trực tuyến và nhân rộng mô hình thâm canh chè sinh thái giai đoạn 2018 đến 2025. Các cơ quan quản lý và cộng đồng địa phương hãy chủ động phối hợp hành động ngay hôm nay để bảo tồn tài nguyên đất dốc, bảo đảm an ninh sinh thái lâu dài cho tỉnh Thái Nguyên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học 1. Khái niệm về môi trường đất Môi trường đất là một thước đo về khả năng của đất để thực hiện chức năng sinh thái và cây trồng, đặc biệt nó phản ánh sự kết hợp của các đặc tính hóa học, vật lý và sinh học. Một số tính chất của đất tương đối quan trọng hơn những tính chất khác và không thay đổi được.

Những tính chất đất khác có thể được thay đổi bởi hoạt động của con người. Ngày nay, ba nhóm môi trường đất thường được xác định: chức năng tiện ích đất (chức năng sản xuất, cơ sở hạ tầng diện tích, nguồn nguyên liệu); Các chức năng của đất trong môi trường (các chức năng phi sản xuất như: thấm nước và giữ nước, vận chuyển vật chất, chức năng đệm và vệ sinh); Chức năng văn hoá đất (lịch sử tự nhiên và con người) (Pavel Novák et al, 2010) [43]. Đất có chức năng môi trường duy trì sự ổn định của hệ sinh thái toàn cầu. Sự ổn định của môi trường được duy trì thông qua chu kỳ tự nhiên của năng lượng, nước và vật chất.

Đất là một môi trường lọc nước ngầm và chất lượng nước ngầm, và là một không gian duy trì khổng lồ cho nước. Dự trữ lượng cacbon, nitơ, photpho, và lưu huỳnh chứa trong chất hữu cơ trong đất. Đất là một môi trường chuyển đổi trong đó việc khử nhiễm, phân hủy, và tổng hợp lại của các chất khác nhau diễn ra. Do đó môi trường đất là quan trọng.

Nó là điều cần thiết cho mỗi xã hội con người (Blum et al, 2006) [34]. Đất dốc là đất có bề mặt nằm nghiêng, thường ghồ ghề không bằng phẳng hay nhấp nhô, lượn sóng. Mặt nghiêng đó gọi là sườn dốc hay mặt dốc, góc được tạo thành giữa mặt dốc và mặt bằng (mặt phẳng nằm ngang) gọi là độ dốc của mặt đất hay độ dốc của địa hình (Nguyễn Viết Khoa và cs, 2008) [18]. Trong sản xuất nông lâm nghiệp người ta thường phân chia đất đai theo 5 cấp độ dốc như sau: Cấp Độ dốc I.

dốc nhẹ dưới 70 II. dốc vừa 8 - 150 III. dốc hơi mạnh 16 - 250 IV. dốc rất mạnh Trên 350 Hình 1.1: Độ dốc của mặt đất 5 Suy thoái môi trường đất là sự suy giảm về chất lượng của các hợp phần tạo lên môi trường đất, qua đó làm giảm khả năng sản xuất của đất cũng như giảm sản lượng cây trồng, số lượng sinh vật trên đất (LBVMT, 2014).

Ô nhiễm môi trường đất là sự biến đổi của các thành phần môi trường đất không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường đất, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật. Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm, qua đó có thể phân loại đất bị ô nhiễm theo nguồn gốc phát sinh, hoặc theo các tác nhân gây ra ô nhiễm (LBVMT, 2014). Đặc tính của môi trường đất - Môi trường đất có biểu hiện như một hệ sinh thái hoàn chỉnh như: + Có hệ thống cấu trúc và hoạt động hoàn chỉnh; + Hoạt động liên tục; + Liên hệ chặt chẽ giữa môi trường bên trong và bên ngoài; + Phần vô sinh và hữu sinh không có ranh giới, chúng tương tác, hòa quyện lẫn nhau (Lê Huy Bá, 2009) [5]. - Thành phần cơ giới và các lý tính cơ bản của môi trường đất tương tự như sự phản ánh của đất.

- Tính chất hóa học của môi trường đất: + Dung dịch đất là môi trường để các quá trình lý, hóa và sinh học diễn ra trong đất. Dung dịch đất là một dạng nước tự do đặc biệt bao quanh hạt keo với một lực liên kết nhất định. Dung dịch đất gồm dung môi (nước mưa, nước ngầm, nước tự do trong đất) và chất tan (các chất hữu cơ hòa tan như axit humic, axit fulvic và các muối của chúng, các chất vô cơ hòa tan như muối NaCl, Cabonnat, các ion Fe2+, Fe3+, Al3+, Mn2+, Cu2+, Zn, Pb, Ni, CO, H+, NO2-, NO3-, Mg2+, Mn4+, HPO43-, HCO32-, SO42-, Cl-,…), các chất khí hòa tan (CO2, O2, N2, NH3, ) và các vi khuẩn, thực vật trong đất. Thành phần và hàm lượng của dung dịch đất là nguyên nhân làm tăng giảm hoạt tính của môi trường đất (Lê Huy Bá, 2009) [5].

+ Hoạt tính của đất được biểu hiện qua phản ứng môi trường của dung dịch đất, tính đệm và khả năng oxy hóa – khử của nó. Phản ứng môi trường thông qua dung dịch đất thể hiện tính chua, kiềm hay trung tính, nó được xác định bởi hàm 6 lượng ion H+ hoặc OH-, điều này cũng được thể hiện bằng chỉ tiêu pH của đất. Nguyên nhân gây chua môi trường đất: Do đặc tính từng loại môi trường (đất phèn chua, đất bazan ít chua, đất nhiều CaCO3); do thực vật lấy đi dinh dưỡng trong đất (K+, Ca2+ Mg2+, Na+…) nên trong môi trường đất chỉ còn lại H+, mà càng nhiều H+ thì đất càng chua; do mưa nhiều các cation kiềm và kiềm thổ bị rửa trôi, còn lại Al3+ , Fe2+ , H+, 3 loại cation này sẽ gây chua cho đất; do chất hữu cơ bị phân giải trong môi trường yếm khí tạo ra nhiều axit hữu cơ; do độ phân ly của axit hữu cơ và bazơ. + Xét về độ chua của môi trường đất có thể phân ra thành: Độ chua hoạt tính, độ chua tiềm tàng.

- Độ phì của môi trường đất biểu thị liều lượng và tỷ lệ của các yếu tố hóa sinh trong đất. Khi môi trường đất có độ phì nhiêu cao thì thực vật phát triển thuận lợi và ngược lại môi trường đất có độ phì nhiêu thấp thì thực vật cằn cỗi, năng suất thấp. Độ phì gồm: độ phì tự nhiên, độ phì nhân tạo, độ phì tiềm tàng và độ phì hữu hiệu. Độ phì của môi trường đất là nhân tố đặc trưng cho tính chất môi trường đất.

- Đặc tính sinh học của môi trường đất thể hiện qua: Tính phong phú, tính đa dạng của sinh vật và các hoạt động của chúng ở trên mặt đất và trong lòng đất. Mức độ đa dạng, phong phú còn đặc trưng qua số lượng các sản phẩm tàn tích hữu cơ, mùn và các hợp chất mùn để lại trong đất và trên mặt đất. Ngoài ra, trong đất luôn tồn tại một hàm lượng hữu cơ sống và không sống nhất định, ảnh hưởng tới đặc tính sinh học và tính chất môi trường đất. Căn cứ pháp lý - Luật Bảo vệ môi trường 2014 số 55/2014/QH13 đã được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (CHXHCNVN) khóa XIII, kỳ họp thứ 7, thông qua ngày 23/6/2014 có hiệu lực ngày 1/1/2015.

- Nghị định số 19/2015/NĐ - CP V/v Quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường 2014. - QCVN 03/MT: 2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất. - TCVN 4046: 1985 - Đất trồng trọt - Phương pháp lấy mẫu. - TCVN 5297: 1995 - Chất lượng đất - Lấy mẫu - yêu cầu chung.

7 - TCVN 6495/2: 2001 - Chất lượng đất - Từ vựng các thuật ngữ và định nghĩa liên quan đến lấy mẫu. - TCVN 6857: 2001 - Chất lượng đất - Phương pháp đơn giản để mô tả đất. - TCVN 7377: 2004 - Chất lượng đất- giá trị chỉ thị pH trong đất Việt Nam. - TCVN 7538/2: 2005 (ISO 10381-2:2002) - Chất lượng đất lấy mẫu.

Phần 2 hưỡng dẫn kỹ thuật lấy mẫu. - TCVN 6647: 2007 (ISO 11464:2006), Chất lượng đất - Xử lý sơ bộ mẫu để phân tích lý hóa. - TCVN 9236/2: 2012 - Chất lượng đất - Giá trị chỉ thị hàm lượng các chất vô cơ trong các nhóm đất chính ở Việt Nam - Phần 2: Giá trị chỉ thị hàm lượng magiê trao đổi. - TCVN 9236/1: 2012 - Chất lượng đất - Giá trị chỉ thị hàm lượng các chất vô cơ trong các nhóm đất chính ở Việt Nam - Phần 1: Giá trị chỉ thị hàm lượng canxi trao đổi.

- QCVN 15: 2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất. Nghiên cứu về tính chất đất và độ dốc trên thế giới và Việt Nam 1. Những nghiên cứu trên thế giới Tài nguyên đất trên thế giới có khoảng 13.500 triệu ha, trong đó đất đang canh tác chiếm 10,60% tổng diện tích này, và còn có một tiềm năng lớn hơn chiếm 14,7% (1000 triệu ha) đất đồi núi có khả năng sản xuất nông lâm nghiệp. Phần lớn diện tích đất này nằm ở Bắc Mỹ, Nam Mỹ, Châu Phi và Châu Đại Dương (Nguyễn Thế Đặng và cs, 2003) [10].

Trên toàn thế giới, ước tính mỗi năm có khoảng 75 tỷ tấn đất màu mỡ bị mất khỏi các hệ thống canh tác nông nghiệp, ước tính tổng lượng đất bị xói mòn do nước từ đất canh tác trên thế giới mỗi năm từ cấp I đến VI là 67 tỷ tấn. Vào những năm 90, các nhà khoa học về đất Lal và Stewart và Ôn (Lê Viết Bảo, 2012) [6]. Một nghiên cứu kéo dài ba năm của các nhà nghiên cứu liên quan đến Bộ Tài nguyên nước Trung Quốc, Học viện Khoa học Trung Quốc và Học viện Kỹ thuật Trung Quốc đã báo cáo trong năm 2009 rằng tất cả 646 quận của Trung Quốc đều bị thiệt 8 hại về đất và nước, tương đương với một khu vực kết hợp 3,75 triệu km 2. Một nghiên cứu kéo dài hai năm cho biết, nếu tỷ lệ mất đất hiện tại ở Trung Quốc tiếp tục trong vòng 50 năm tới, sản lượng lương thực sẽ giảm 40%.

Xem xét nước này chỉ chiếm 3% tổng diện tích đất trên thế giới và hoạt động canh tác nông nghiệp có liên quan đến hàng nghìn năm. Sự mất đất và nước từ đất nông nghiệp, đặc biệt là đất nông nghiệp dốc, được coi là những mối đe dọa môi trường lớn đối với sự bền vững của hệ sinh thái ở cao nguyên Hoàng Gia, Trung Quốc. Khoảng 60% tổng lượng trầm tích và lưu lượng đầu nguồn có nguồn gốc từ đất nông nghiệp dốc do các nhân tố tự nhiên và con người, chẳng hạn như cường độ mưa, độ dốc và thực tiễn quản lý đất đai, tất cả đều góp phần làm suy thoái đất nông nghiệp (Nishigaki et al, 2017) [42]. Sự xuống cấp của đất ở Ấn Độ được ước tính sẽ xảy ra trên diện tích 147 triệu ha (Mha), trong đó có 94 Mha do xói mòn nước, 16 Mha từ axit hóa, 14 Mha do lũ lụt, 9 Mha do xói mòn do gió, 6 Mha từ độ mặn và 7 Mha từ một sự kết hợp của các yếu tố.