CHƯƠNG 1 TONG QUAN VAN ĐÈ NGHIÊN CUU 1. TREN THE GIỚI ‘Nghién cứu vai trò giữ nước của rừng về cơ bản là nghiên cứu thủy văn rừng. Thuật ngữ “hủy văn rừng” ra đời vào những năm đầu của thé ky XIII, tuy lĩnh vực này đã được dé cập nghiên cứu từ khá lâu, song những thành tựu. của nó mang ý nghĩa rõ rệt trong cuộc sống phải kể từ những năm 1930 tưở lại đây Đến nay có rất nhiều khái niệm và định nghĩa về thuật ngữ “vai wd gii nước của rừng” nhưng chủ yếu là xoay quanh hai quan điểm đó là rừng có tác.
dung làm tăng lượng nước trong mùa khô và làm én định dòng chảy trong. Trên quan điểm chung, vai trò giữ nước của rừng được hiểu là giữ. và tích lũy 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. "Nghiên cứu khả năng gift nước của rừng hay nói cách khác là nghiên cứu thủy văn rừng đã được rót uhiều nhà khoa học trên thé giới quan tâm, các tác giả đã đề cập đến nhiễu 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 Tuyển, 1994; Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. Kha năng giữ nước của rừng có giới hạn và phụ thuộc nhiều vào đặc điểm của đất rừng như: độ xốp, kết cầu của đất,tốc độ thắm nước, hàm lượng mùn, độ dày tầng đất. Chúng quyết định dung tích chứa nước của. ~ Sự thấm nước của đất là chỉ thị cho khả năng của ting điều tiết quan trọng nhất trong tuần hoàn thủy văn rừng, sau khi nước mưa đã đi qua bằu không khí và lớp thảm thực vật che phủ.
Sự thấm nước của đắt có tác dụng rất quan trọng trong việc hình thành cơ chế phát sinh dòng chảy. hình thắm nước của dat dựa vào việc đơn giản hóa quá trình vật lý và các mô. hình kinh nghiệm và mô hình cải tiến của nó. ‘Me di những mô hình này đã thu được thành công khá tốt trong mô phổng vận động của nước trong đất nông nghiệp và trong thủy văn lưu vực đất nông nghiệp, nhưng khi ứng dung cho vùng đất dốc lại gây ra những thách thức nghiêm trọng.
Khi nước thắm. vio đất và vận chuyển trong đất, chúng chịu sự chỉ phối của trọng lực và lực tác dụng mao quản do tiếp xúc giữa hước và hạt đất. Sự biến đổi của kết cấu. đất va của thành phần cơ giới đất sẽ din đến sự rối loạn của con đường vận động nước trong đắt, nên việc ứng dụng định luật Darcy - định luật mô tả vận động của nước trong một môi trường đồng nhất nhiều lỗ hỗng - và phương, trình liên tục về sự vio động của nước trong đắt rừng để nghiên cứu định.
lượng và dự báo, sẽ dù đều những sai lệch tương đối lớn so với tỉnh hình thực tế vì phạm vi sử dụng của định luật Darcy là dùng cho vận động của dong chảy trong một tng đắt (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [1 1]. Xét từ sóc 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 héng tương đối lớn, làm tăng lượng nước thấm xuống đất và lượng nước. giữ lại trong đất (Zakharop, 1981) [35].
'Nói chung, đắt rừng có tốc độ thấm nước lớn hơn so với các loại hình sử dụng đắt khác. Một số kết quả nghiên cứu cho thấy, tốc độ thấm nước ổn định của đất rừng có thé đạt 80 mm/giờ trở lên. Kết quả nghiên cứu của Trần Huệ: “Tuyền (1994) [34] cho thấy, đất rừng có độ héng ngoài mao quản lớn thì tốc. độ thắm nước và lượng nước thắm của đất rừng sẽ tăng lên.
Có thể mô phỏng. quá trình nước thấm xuống đắt rừng theo mô hình Philip (Diêu Hoa Hạ, 1989; Tham Băng và Nông Tắn, 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 hổng 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 tắm/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 kiiti ôn đới chiếm 20 - 40% (Vương Lễ Tiên và Ly A Quang, 1991) [29]. Những nghiên cứu ở Trung Quốc về tỷ lệ lượng. nước mưa ngăn giữ bởi tần 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%, hig sô biến động 6,68 - 55,05%, trong 46 tỷ lệ nước mưa bị giữ lại trên tan của ung lá kim thường xanh A nhiệt đới ở miền Tây là lớn. nhất, rừng hỗn giao cây lá rộng thường xanh với cây lá rộng rụng lá 4 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 roi 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 cắp nước cho thực vật của Vũ Chí Dan & Vương Lễ Tiên, 2001 (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [11]. vật rơi rụng lại cho nước có khả năng bốc hơi đi một cách dễ dàng, đó là những nghiên cứu của Black va Kelliher, 1989 (dẫn theo Vũ Chí Dân & ‘Vuong 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, tỉnh 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 hoi của rừng chiếm từ 40% - 80% tổng lượng.
mưa (bao gồm cả tốn thắt nước do ngăn của tắn rừng và thảm mục. Nghiên cứu của Khang Văn Tinh (1997) đã sử dụng phương pháp khuyéch 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 về th: át 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 rimg.
~ Trên thé 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 phan trị là cung cấp một phần đỉnh dưỡng. cân bằng nước khác, nhưng nó có giá cho cây cá 18 mà không nên bỏ qua.
~ Nghiên cứu về lượng nước chảy trên bé mặt đất: đất có khả năng git nước nhưng hiệu quả lại rắt khác nhau giữa các loại đất, nhìn chung đắt rừng. tự nhiên có khả năng thấm nước rất cao và rất hiếm 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 bễ mặt.
~ Lượng mưa lọt tn 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 trim của lượng nước mưa lọt tán so với tổng, lượng mưa của các loại rừng thường ở mức 75% trở lên. phụ thuộc vào cấu trúc tán lá, chỉ số điện tích lá và một số nhân tố khác.
'Đã có nhiều lý luận về dòng chảy bŠ 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 ky 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 thấm. Nghiên cứu thuỷ văn rừng thường gắn liền với nghiên cứu xói mòn đắt.
Công trình đầu tiên nghiéa cứu về xói mòn dat và dòng chảy được nhà bác. học Volni người Đức trong những năm 1877 - 1885 (Hudson N, 1981) [13]. ‘Thi nghiệm được bố trí để nghiên cửu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như loại dit, độ dốc ting đất mặt, thực bi, 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. phương trình này được W.Wischmeier hoàn chỉnh dần. Phương trình đó đã tố ảnh hưởng làm rõ vai trò của từng nhân tới xói mòn đất.
Mặt khác, nó còn có tác dụng định hướng cho nhiều nghiên cứu xác định quy luật về xói mon đất và các mô hình canh tác bén vững ở những khu vực có điều kiện địa lý khác nhau.