1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC TIỂU LUẬN MÔN HỌC: THỦY VĂN ỨNG DỤNG TRONG LÂM NGHIỆP Giáo viên: TS Phùng Văn Khoa Học viên: Lớp: QLBVR K20A Hà Nội, tháng 4 năm 2013 MỤC LỤC 1.1. Ở nước ngoài 19 Về quan điểm: vài trò giữ nước của ừng được hiểu là giữ và tích lũy nước ở bất kỳ dạng nào như làm tăng lượng nước trong đất, giảm bốc hơi, tăng mức nước ngầm, giảm dòng chảy bề mặt, hạn chế xói mòn đất, qua đó làm tăng và ổn định lương nước sông suối, nhwg như làm sách nước 19 Những hướng nghiên cứu chính: Một là nghiên cứu quá trình thủy văn trên sườn dốc hài là nghiên cứu lưu vực 19 Vì vậy, vấn đề nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc rừng, tổ thành và điều kiện lập địa với quá trình thủy văn và chất lượng nước trong lưu vực chưa được chú ý nhiều, hay các nghiên cứu đó chủ yếu tập trung một số đặc điểm rừng ở nước ngoài, ở Việt Nam chưa được chú ý đúng mức 19 1.2. Ở trong nước 19 Thành quả nghiên cứu chính của vấn đề này trong nước lafvafi trò giữ nước của rừng: Một số công trình nghiên cứu đã góp phần làm sáng tỏ vài trò điều tiết nước của rừng, ảnh hưởng của thảm thực vật tới chế độ dòng chảy mặt tại các lưu vực và ảnh hưởng đến lượng nước sông ngòi 19 Những tồn tại trong việc nghiên cứu: Ít nghiên cứu về mối quan hệ giữa cấu trúc rừng, tổ thành loài, điều kiện lập địa với quá trình thủy văn và chất lượng nước trong khu vực. Chưa có những phân tích tổng quan, mô ta quý luật đó bằng các công cụ toán học phù hợp 19 Vậy, nghiên cứu Phân tích tổng quan về ảnh hưởng của tổ thành loài cây, các chỉ tiêu cấu trúc rừng và điều kiện lập địa dưới tán rừng tới các quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực là một khoảng trống mà chúng ta cần nghiên cứu trong tiểu luận này và sẽ tiếp tục có những nghiên cứu bổ sung trong thời gian sau 19 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 20 2 Phân tích tổng quan được ảnh hưởng của tổ thành loài cây, các chỉ tiêu cấu trúc rừng và điều kiện lập địa dưới tán rừng tới các quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực 20 1.4. Giới hạn vấn đề nghiên cứu 20 Trong giới hạn chỉ là một tiểu luận nhỏ cho vấn đề, nên tác giả chỉ nghiên phân tích mối ảnh hưởng mang tính đính tính giữa tổ thành loài cây, các chỉ tiêu cấu trúc rừng và điều kiện địa dưới tán rừng tới các quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực 20 1.5. Đối tượng nghiên cứu 20 Đối tượng nghiên cứu trong tiểu luận là sự ảnh hưởng qua lại giữa các yếu tố như tổ thành loài, cấu trúc rừng, điệu kiện lập địa các loại rừng với quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực đó 20 1.6. Nội dung nghiên cứu 20 1.7. Phương pháp nghiên cứu 20 Trong phạm vi của tiểu luận này chúng tôi sử dụng hai phương pháp chính là tham khảo tài liệu và phỏng vấn chuyên gia 21 Tài liệu là những giáo trình môn Thủy văn ứng dụng trong Lâm nghiệp, các tài liệu chuyên khảo về thủy văn trong lâm nghiệp 21 Các chuyên gia là các nhà nghiên cứu giảng dạy đầu ngành môn thủy văn rừng, môn kỹ thuật lâm sinh 21 1.8. Cấu trúc rừng ảnh hưởng tới quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực; 21 Tổ thành rừng là số lài và tỷ lệ sinh khối giữa chúng trong hệ sinh thái rừng. Theo xu hướng chung, tổ thành càng phong phú thì khả năng cải tạo hoàn cảnh của rừng càng cao, lớp đất càng tơi xốp và khă năng ngăn cản dòng chảy mặt, chuyển dòng chảy mặt thành dòng chảy ngầm và do đó sức chứa nước của đất rừng càng lớn. Trên mỗi ha rừng tự nhiên đới ẩm trung bình có hàng trăm loài cây gỗ, ở rừng nhiệt đới khô hạn và rừng ôn đới khoảng trên dưới 10 loài, ở khu vực ôn đới lạnh hoặc hàn đới thường có một vài loài cây. Sự 3 khác biệt về tổ thành loài dẫn đến sự khác biệt về điều kiện thổ nhưỡng và khả năng giữ nước của rừng 21 Tầng thứ được hiểu là hiện tượng phân tầng các tán cây rừng. Rừng nhiều tầng thương gồm nhiều loài cây, do đó nó có tác động tích cực tới các quá trình thủy văn. Ở rừng nhiệt đới ẩm thường có một số tâng cây gỗ và một vài tầng cây bụi thảm tươi. Tán cây gỗ phân bố hầu hết các phần không gian theo chiều cao của rừng. Ngược lại, ở những vùng nhiệt đới khô hạn hoặc ôn đới rừng thường một hoặc hai tầng 21 Mật độ và mạng phân bố cây là những khái niệm chỉ độ nhiều và sự phân bố đều trong không gian của cây rừng. Đây là một đặc trưng có liên quan đến khả năng ảnh hưởng của rừng đến quá trình thủy văn cua rừng. Thông thường, mật độ càng cao, phân bố càng đều thì hiệu quả thủy văn và rừng càng lớn 22 Tuổi rừng là thuật ngử chỉ thời gian hình thành rừng và đồng đều về tuổi của cá thể cây rừng. Nhìn chung, rừng nhiều tuổi và khác tuổi thường là có ảnh hưởng tích cực hơn đến quá trình thủy văn so với những rừng mới trồng và đồng tuổi 22 Sinh khối tươi là toàn bộ khối lượng thực vật đang sống trong hệ sinh thái rừng. Sinh khối khô là toàn bộ vật rụng chưa hoặc đang phân hủy dưới rừng. Sinh khối tươi của rừng dao động từ vài chục đến vài trăm mét khối mỗi héc ta, còn sinh khối khô dưới rừng từ vài tấn đến vài chục tấn trên một héc ta. Sinh khối càng lớn thì tác động của nó đến tính ổn định của các quá trình thủy văn càng cao 22 Một trong những tác dụng của quan trọng của rừng là khả năng điều tiết nước trên tán cây đến giữ nước của vật rơi rụng và ngăn cản, trì hoãn, triệt tiêu dòng chảy bề mặt. Và những tác dụng đó, nó góp phần lớn ảnh hưởng tới quá trình thủy văn trong lâm phần đó 22 Khi lượng mưa rất nhỏ, tan cây dày có thể giữ toàn bộ lượng mưa. Khi lượng mưa lớn, lương nước trên tán cây gần như bão hòa thì tỷ lệ giữ trên tán giảm dưới 5% hoặc là 0%. Lương giữ nước trên tán cây sẽ làm cho cường độ mưa giảm dần vào đất rừng, từ đó giảm bớt lượng dòng chảy bề mặt 22 Những cây bụi tần cỏ ở trong rừng giảm lượng mưa đặc biệt là các cành khô là rụng không chỉ có thể phủ lên mặt đất mà không bị nước xói mòn giảm bớt 4 tốc độ dòng chảy. Tần canh khô lá rụng có tạc dụng hấp thụ nước rất lớn. Kết quả xác định, các loại rừng ở các đai khí hậu khác nhau có tầng tán, cấu trúc khác nhau. Lượng tích cảnh lá khô rụng trong rừng ôn đới và ôn đới ẩm có thể đạt tới 9- 25 tấn/ha, trong rừng lá kim thuần loài thấp nhất là 9-10 tấn/ha. Những vùng nhiệt đới khả năng phân giải nhanh lượng tích tụ lại của cảnh lá khô là 3,8- 5,9 tấn/ha/ năm. Tỷ lệ giữ nước bảo hòa của tầng cành khô lá rụng đều đạt 208-412%, lượng hấp thụ hữu hiệu của rừng hỗn giao là kim và lá rộng cũng rất khác nhau. Đối với rừng lá rộng, con số này là 25,75 tấn/ha, với rừng lá rộng thứ sinh là 27,54 tấn/ha, rừng thuần loài lá kim là 22,29 tấn/ha, cây bụi là 13,26 tấn 23 Cấu trúc rừng với yếu tố khả năng thấm của đất cũng có mối quan hệ chặt chẽ. Với những khu rừng có nhiều loài cây, nhiều độ tuổi cây khác nhau thì tạo bộ rễ nhiều, rễ có các kích thước và nông sâu khác nhau, độ tơi xốp của đất, độ thấm khác nhau. Tất cả những yếu tố đó làm ảnh hưởng tới dòng chảy bề mặt. Độ tơi xốp, độ thấp của đất cao làm cho tốt độ thấm của nước nhanh hơn, làm giảm lượng nước chảy bể mặt. Tỷ lệ thấm của đất rừng thông thuần loài là 0,033mm/ phút, của rừng Táo là 0,03mm/phút, đồng cỏ là 0,0103mm/phút, đồi chè là 0,01mm/phút, trên đường đi là 0,001. Thông qua các tầng cây cỏ, tầng cây bụi, tầng cảnh khô lá rụng đều có khả năng giữ nước và nâng cao tính thấm của đất rừng. Căn cứ kết quả xác định được trong các đai khí hậu khác nhau, lượng mưa tháng chưa vượt quá 80-90cm đều không xảy ra dòng chảy bề mặt nhưng lượng nước chảy ngầm thì đạt rất cao. Ví dụ, ở Hồ Nam, Trung Quốc, rừng sa mộc đều có lượng mưa là 1.158mm thì có dòng chảy bề mặt là 9,53 mm, hệ số dòng chảy là 0,08, dòng chảy ngầm là 262,64 mm, hệ số dòng chảy là 0,227 23 Nhưng trong điều kiện kết cấu rừng không tốt sẽ xuất hiện tình hình nược lại. Chẳn hạn, dòng chảy bề mật ở rừng Bạch đàn cao gấp hai lần với đất trống vì rừng Bạch đàn có kết cấu một tâng, dưới rừng không có cỏ và cành khô lá rụng, kết cấu đất chặt dẫn tới dễ gây hiện tượng dòng chảy bề mặt. Rừng sau khi chặt,dòng chảy bề mặt tăng lên rõ rệt. Ở vùng ôn đới, dòng chảy bề mặt rừng Dẻ là 13,65mm, sau khi chặt đã tang lên 34,4mm. Ở rừng mưa, núi cao nhiệt đới trong điều kiện mưa 40mm/ ngày, dòng chảy bề mặt là 0,84mm. Đồng thời, vùng rừng Dẻ đã chặt chọn con số trên là 1,06mm, khu chặt trắng là 3,37. Như vậy, chúng ta có thể thấy rằng, yếu tố tầng tán, mật độ 5 cây trồng, tổ thành loài cây, yếu tố rễ cây có ảnh hưởng rất lớn tới dòng chảy bề mặt của lâm phần rất lớn 24 Lượng mưa 24 Dòng chảy bề mặt 24 Hệ số dòng chảy (%) 24 Rừng hỗn giao 24 Rừng Bạch đàn 24 Đất trống 24 Rừng hỗn giao 24 Rừng Bạch đàn 24 Đất trống 24 Rừng hỗn giao 24 Rừng Bạch đàn 24 Đất trống 24 1.498,1 24 1.317,4 24 1.548 24 51,1 24 704 24 370,7 24 3,4 24 53,4 24 53,9 24 6 Nói chung, đất rừng tự nhiên có khả năng thấm nước rất cao và ít khi xuất hiện dòng chảy bề mặt. Tuy nhiên, khi rừng bị chặt hạ trở nên thưa thót, và độc dốc mặt đất lớn, có thể tạo ra nhiều lượng nước chảy trên bề mặt. 24 Nội dung theo dõi 25 Rừng ôn đới (theo Rode 1956) 25 Kết quả nghiên cứu của trạm thực vật rừng núi Tiên trên đất dốc 22-280 lượng mưa 1.450mm 25 Rừng gỗ thường xanh hỗn loài nhiều tầng tán 25 (độ tàn che 07-0,8) 25 Trảng có xấu 25 Nương rẫy hay cây công nghiệp ngắn ngày 25 Đất trọc không có cây 25 Tổng lượng mưa hàng năm (%) 25 100 25 100 25 100 25 100 25 100 25 Lượng nước chảy trên mặt đất (%) 25 5 25 2-4 25 56-57 25 16-17 25 58-60 25 Nguồn: Bùi Ngạnh và Nguyên Danh Mô 1977 25 7 Vai trò của rừng trong việc nuôi dưỡng nguồn nước và điều tiết dòng chảy đã được thừa nhận. Nhìn chung, ảnh hưởng đến lượng nước sản sinh ra của vùng đầu nguồn có xe thế giảm dần từ rừng lá kim đến rừng lá rộng gỗ cứng đến rừng cây bụi đếm thảm thực vật thân cỏ. Độ che phủ của rừng lá kim biến đổi 10% sẽ dẫn đến biến đổi cua rộng lượng nước sinh ra của vùng đầu nguồn một năm khoảng 40mm, cũng như thế, độ che phủ của rừng cây bụi và thảm thực vật thân cỏ biến đổi 10% sẽ chỉ dẫn đến biến đổi của tổng lượng nước sản sinh ra của vùng đầu nguồn một năm khoảng 10%. Trong nghiên cứu thực nghiệm so sánh, ảnh hưởng của rừng đối với sự biến đổi lượng nước sản sinh ra của vùng đầu nguồn khi độ che phủ của rừng giảm xuống 20% rất khó dùng phương pháp trắc nghiệm thủy văn để xác định 26 Bảng 03 Lượng dòng chảy bề mặt bình quân nhiều năm của lưu vực còn rừng và không còn rừng 26 Diện tích lưu vực (Km2) 26 Tỷ lệ che phủ (%) 26 Lượng nước mưa (ml) 26 Độ sâu dòng chảy năm (mm) 26 Hệ số dòng chảy (%) 26 2,28 27 90 27 613,5 27 1,962 27 0,32 27 0,87 27 27,8 27 526,0 27 5,376 27 1,02 27 8 1,06 27 0 27 525,7 27 9,939 27 1,89 27 47,8 27 90 27 639,2 27 10,028 27 1,57 27 27,78 27 0 27 449,8 27 12,063 27 2,41 27 43,9 28 47,3 28 684 28 210 28 30,7 28 110,6 28 29,7 28 607 28 142 28 9 23,4 28 24,1 28 10,3 28 615 28 150 28 24,4 28 18,1 28 3,0 28 634 28 153 28 24 28 435 28 45 28 690 28 157 28 37,2 28 172 28 47,9 28 634 28 188 28 29,7 28 286 28 24,2 28 629 28 10 [...]... là các nhà nghiên cứu giảng dạy đầu ngành môn thủy văn rừng, môn kỹ thuật lâm sinh 2.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1.8 Cấu trúc rừng ảnh hưởng tới quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực; Tổ thành loài cây ảnh hưởng tới đến quá trình thủy văn Tổ thành rừng là số lài và tỷ lệ sinh khối giữa chúng trong hệ sinh thái rừng Theo xu hướng chung, tổ thành càng phong phú thì khả năng cải tạo hoàn cảnh của rừng. .. của cây rừng Đây là một đặc trưng có liên quan đến khả năng ảnh hưởng của rừng đến quá trình thủy văn cua rừng Thông thường, mật độ càng cao, phân bố càng đều thì hiệu quả thủy văn và rừng càng lớn Tuổi rừng Tuổi rừng là thuật ngử chỉ thời gian hình thành rừng và đồng đều về tuổi của cá thể cây rừng Nhìn chung, rừng nhiều tuổi và khác tuổi thường là có ảnh hưởng tích cực hơn đến quá trình thủy văn so... trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực 1.5 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu trong tiểu luận là sự ảnh hưởng qua lại giữa các yếu tố như tổ thành loài, cấu trúc rừng, điệu kiện lập địa các loại rừng với quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực đó 1.6 Nội dung nghiên cứu - Tổ thành loài ảnh hưởng tới quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực; - Cấu trúc rừng ảnh hưởng tới. .. quan được ảnh hưởng của tổ thành loài cây, các chỉ tiêu cấu trúc rừng và điều kiện lập địa dưới tán rừng tới các quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực 1.4 Giới hạn vấn đề nghiên cứu Trong giới hạn chỉ là một tiểu luận nhỏ cho vấn đề, nên tác giả chỉ nghiên phân tích mối ảnh hưởng mang tính đính tính giữa tổ thành loài cây, các chỉ tiêu cấu trúc rừng và điều kiện địa dưới tán rừng tới các quá... sản sinh ra của vùng đầu nguồn và trồng rừng có thể làm giảm bớt nước lượng sản sinh ra, còn biên độ ảnh hưởng của những biến đổi thảm thực vật rừng đối với lượng nước sản sinh ra của rừng đầu nguồn thì khác nhau rất lớn Cần phải nói rằng, những khác biệt này sinh ra nhiều ảnh hưởng bất lợi đối với việc đánh giá một cách khách quan và chuẩn xác về ảnh hưởng của thảm thực vật rừng đối với tuần hoàn thủy. .. sản sinh ra của vùng đầu nguồn và trồng rừng có thể làm giảm bớt nước lượng sản sinh ra, còn biên độ ảnh hưởng của những biến đổi thảm thực vật rừng đối với lượng nước sản sinh ra của rừng đầu nguồn thì khác nhau rất lớn Cần phải nói rằng, những khác biệt này sinh ra nhiều ảnh hưởng bất lợi đối với việc đánh giá một cách khách quan và chuẩn xác về ảnh hưởng của thảm thực vật rừng đối với tuần hoàn thủy. .. trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực; - Điều kiện lập địa ảnh hưởng tới quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực 1.7 Phương pháp nghiên cứu 20 Trong phạm vi của tiểu luận này chúng tôi sử dụng hai phương pháp chính là tham khảo tài liệu và phỏng vấn chuyên gia Tài liệu là những giáo trình môn Thủy văn ứng dụng trong Lâm nghiệp, các tài liệu chuyên khảo về thủy văn trong lâm nghiệp Các. .. thủy văn, đồng thời cũng buộc các nhà nghiên cứu càng phải coi trọng nghiên cứu cơ chế vật lý của quá trình thủy văn, để tạo thuận lợi cho việc đem những kết quả nghiên cứu thực nghiệm so sánh giữa các đầu nguồn ra suy luận áp dụng một cách 29 đáng tin cậy cho công tác thủy văn tương ứng ở những nơi khác, và những lưu vực khác Ngoài những yếu tố về loải rừng, tuổi rừng, tầng tán rừng ảnh hưởng tới quá... .29 11 Ngoài những yếu tố về loải rừng, tuổi rừng, tầng tán rừng ảnh hưởng tới quá trình thủy văn như đã nêu, thì mật độ, tổ thành loài cây cũng ảnh hưởng rất lớn tới quá trình thủy văn trong lâm phần Theo nhiều nghiên cứu đã công bố, lượng nước ngầm hay khả năng thấm của đất phụ thuộc rất lớn tới tổ thành loài trong lâm phần Trong một lâm phần, càng đa dạng loài thì sẽ tạo ra nhiều tầng tán, với nhiều... những rừng mới trồng và đồng tuổi Sinh khối Sinh khối tươi là toàn bộ khối lượng thực vật đang sống trong hệ sinh thái rừng Sinh khối khô là toàn bộ vật rụng chưa hoặc đang phân hủy dưới rừng Sinh khối tươi của rừng dao động từ vài chục đến vài trăm mét khối mỗi héc ta, còn sinh khối khô dưới rừng từ vài tấn đến vài chục tấn trên một héc ta Sinh khối càng lớn thì tác động của nó đến tính ổn định của các . giáo trình môn Thủy văn ứng dụng trong Lâm nghiệp, các tài liệu chuyên khảo về thủy văn trong lâm nghiệp 21 Các chuyên gia là các nhà nghiên cứu giảng dạy đầu ngành môn thủy văn rừng, môn. 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC TIỂU LUẬN MÔN HỌC: THỦY VĂN ỨNG DỤNG TRONG LÂM NGHIỆP Giáo viên: TS Phùng Văn Khoa Học viên: Lớp: QLBVR K20A Hà Nội, tháng 4 năm 2013 MỤC. các chỉ tiêu cấu trúc rừng và điều kiện lập địa dưới tán rừng tới các quá trình thủy văn và chất lượng nước của lưu vực là một khoảng trống mà chúng ta cần nghiên cứu trong tiểu luận này và