ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN HUYỀN TRANG Đề tài: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LƯƠNG, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên, 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN HUYỀN TRANG Đề tài: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LƯƠNG, TỈNH THÁI NGUYÊN Ngành Mã số ngành : Khoa học môi trường : 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thanh Hải Thái Nguyên, 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Trần Huyền Trang LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Người hướng dẫn khoa học - TS Nguyễn Thanh Hải tận tính hướng dẫn giúp đỡ trình thực luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái nguyên quý Thầy, Cô giáo, cán bộ, viên chức phòng đào tạo Sau đại học khoa Khoa học Môi trường trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên tận tình giảng dạy, hướng dẫn quan tâm, tạo điều kiện cho trình học tập nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn đến đồng chí lãnh đạo, cán phòng TN&MT huyện Phú Lương tạo điều kiện hỗ trợ cho vật chất tinh thần Xin chân thành cảm ơn đồng chí lãnh đạo UBND huyện Phú Lương, Phòng Thống kê; cán nhân dân xã địa bàn huyện Phú Lương giúp đỡ trình điều tra thu thập số liệu thực đề tài Cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp gia đình động viên giúp đỡ nhiều trình thực đề tài Mặc dù có nhiều cố gắng, thời gian trình độ có hạn nên đề tài tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô giáo, quý vị bạn bè để luận văn hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 19 tháng năm 2016 Tác giả luận văn Trần Huyền Trang MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Ý nghĩa đề tài Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học 1.1.1 Xói mòn đất 1.1.2 Một số phương pháp đánh giá xói mòn đất 13 1.1.3 Mô hình USLE 20 1.2 Cơ sở thực tiễn 22 1.2.1 Nghiên cứu giới 22 1.2.2 Nghiên cứu Việt Nam 26 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 29 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 29 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 29 2.2 Địa điểm thời gian tiến hành 29 2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 29 2.3 Nội dung nghiên cứu 29 2.4 Phương pháp nghiên cứu 29 2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu 29 2.4.2 Phương pháp kế thừa 30 2.4.3 Phương pháp tổng hợp, xử lý liệu .30 2.4.4 Phương pháp xây dựng đồ 35 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên 37 3.1.1 Điều kiện tự nhiên huyện Phú Lương, Thái Nguyên 37 3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên .43 3.1.3 Đánh giá thuận lợi khó khăn huyện Phú Lương 47 3.2 Xây dựng đồ xói mòn đất huyện Phú Lương giai đoạn năm 2010 2015 48 3.2.1 Chuẩn hóa sở liệu đồ 48 3.2.2 Xây dựng đồ hệ số xói mòn mưa (R) 49 3.2.3 Thành lập đồ hệ số kháng xói đất (K) 51 3.2.4 Thành lập đồ hệ số địa hình (LS) 53 3.2.5 Thành lập đồ hệ số lớp phủ thực vật (C) 56 3.2.6 Bản đồ hệ số canh tác (P) 59 3.2.7 Bản đồ xói mòn huyện Phú Lương 60 3.3 Ảnh hưởng lượng mưa lớp phủ thực vật tới xói mòn đất huyện Phú Lương 67 3.3.1 Tác động lượng mưa xói mòn đất huyện Phú Lương giai đoạn 2010-2015 67 3.3.2 Tác động biến động lớp phủ thực vật tới xói mòn, sạt lở đất .67 3.4 Dự báo xói mòn đất tác động biến động sử dụng đất biến đổi khí hậu giai đoạn 2015 -2020 70 3.4.1 Biến động sử dụng đất giai đoạn 2015 -2020 theo đồ quy hoạch sử dụng đất .70 3.4.2 Biến đổi yếu tố hậu dựa theo kịch khí hậu giai đoạn 2015 -2020 71 3.4.3 Xây dựng đồ dự báo xói mòn đất giai đoạn 2015 -2020 72 3.5 Đề xuất số giải pháp 75 3.5.1 Mô hình canh tác chuyên màu công nghiệp ngắn ngày 76 3.5.2 Canh tác trồng ăn dài ngày trồng xen với loại ăn ngắn ngày - hoa màu 76 3.5.3 Mô hình nông lâm kết hợp .77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 Kết luận .79 Kiến nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Ảnh hưởng độ dốc đến xói mòn đất .11 Bảng 2.1: Hệ số xói mòn đất số loại đất Việt Nam 31 Bảng 2.2 Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc tế 35 Bảng 3.1: Độ dốc loại đất huyện .38 Bảng 3.2: Một số thông tin chế độ khí hậu huyện Phú Lương - Thái Nguyên 39 Bảng 3.3: Các loại đất huyện Phú Lương .41 Bảng 3.4: Tình tình sử dụng đất huyện Phú Lương giai đoạn 2010 – 2015 42 Bảng 3.5: Cơ cấu kinh tế ngành huyện Phủ Lương (2010- 2015) 45 Bảng 3.6: Kết tính hệ số R cho trạm đo mưa huyện Phú Lương .49 Bảng 3.7: Hệ số kháng xói loại đất huyện Phú Lương 51 Bảng 3.8: Diện tích cấp độ dốc huyện Phú Lương 54 Bảng 3.9: Kết tính toán hệ số LS 56 Bảng 3.10: Bảng tính toán hệ số P huyện Phú Lương,Thái Nguyên năm 2010 2015 59 Bảng 3.11: Phân cấp mức độ xói mòn đất theo TCVN 5299 - 1995 61 Bảng 3.12: Diện tích xói mòn theo cấp độ huyện Phú Lương giai đoạn 2010-2015 .64 Bảng 3.13: Phân cấp xói mòn huyện Phú Lương giai đoạn 2010- 2015 .66 Bảng 3.14: Tương quan biến đổi khí hậu cường độ xói mòn 67 Bảng 3.15.Mối quan hệ diện tích xói mòn với độ che phủ rừn giai đoạn 2010 - 2015 71 Bảng 3.16: Biến động sử dụng đất giai đoạn 2015 – 2020 theo báo cáo quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 huyện Phú Lương 70 Bảng 3.17: Hệ số lớp phủ C huyện Phú Lương năm 2020 71 Bảng 3.18: Một số thông tin chế độ khí hậu huyện Phú Lương, Thái Nguyên theo kịch biến đổi khí hậu tương lai 71 Bảng 3.19: Phân cấp xói mòn tiêm huyện Phú Lương năm 2020 theo đơn vị hành chính75 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Sơ đồ quy trình xây dựng đồ hệ số LS 33 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình thực luận văn .36 Hình 3.1: Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 37 Hình 3.2: Sơ đồ bước tính toán hệ số R GIS 50 Hình 3.4: Bản đồ hệ số xói mòn mưa huyện Phú Lương năm 2015 50 Hình 3.3: Bản đồ hệ số xói mòn mưa huyện Phú Lương năm 2010 50 Hình 3.5: Bản đồ hệ số xói mòn đất –K năm 2010 2015 huyện Phú Lương .52 Hình 3.6: Sơ đồ quy trình xây dựng lớp đồ hệ số độ dốc chiều dài sườn dốc (LS) 53 Hình 3.8: Bản đồ độ dốc năm 2010 2015 huyện Phú Lương 54 Hình 3.7: Mô hình số độ cao DEM huyện Phú Lương 54 Hình 3.9: Bản đồ hệ số LS năm 2010 2015 huyện Phú Lương 55 Hình 3.10: Bản đồ số khác biệt thực vật NDVI huyện Phú Lương năm 2010 58 Hình 3.11: Bản đồ số khác biệt thực vật NDVI huyện Phú Lương năm 2015 58 Hình 3.12: Bản đồ hệ số lớp phủ quản lý đất –C huyện Phú Lương năm 2010 .58 Hình 3.13: Bản đồ hệ số lớp phủ quản lý đất –C huyện Phú Lương năm 2015 .58 Hình 3.14: Bản đồ hệ số xói mòn biện pháp canh tác P huyện Phú Lương năm 2010 2015 60 Hình 3.15: Bản đồ phân cấp xói mòn đất huyện phú lương năm 2010 62 Hình 3.16: Bản đồ phân cấp xói mòn đất huyện phú lương năm 2015 63 Hình 3.17: Biểu đồ cấu diện tích phân cấp xói mòn huyện Phú Lương năm 2020 72 Hình 3.18: Bản đồ dự báo xói mòn đất huyện Phú Lương năm 2020 74 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt EUROSEM FAO GIS IDW KT-XH NDVI RS RUSLE/MUSLE SALT SWAT TCVN USLE VAC Giải nghĩa The European Soil Erosion Model Mô hình xói mòn đất châu Âu Food and Agriculture Organization of the United Nations Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý Invert Distance Weighted Phép nội suy trị trung bình trọng số nghịch Kinh tế - xã hội Normalized Difference Vegetation Index Chỉ số khác biệt thực vật Remote sensing Viễn thám Revised/Modified Universal Soil Loss Equation Phương trình đất phổ dụng biến đổi Sloping Agricultural Land Technology Mô hình canh tác nông nghiệp bền vững đất dốc Soil and Water Assessment Tool Công cụ đánh giá nước đất Tiêu chuẩn Việt Nam Universal Soil Loss Equation Phương trình đất toàn cầu Vườn-Ao-Chuồng VACR Vườn-Ao-Chuồng-Rừng WEPP Water Erosion Prediction Project Mô hình dự án dự báo xói mòn đất nước MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Xói mòn đất, đất mối đe dọa lớn môi trường cho phát triển bền vững lực sản xuất ngành Đây coi hiểm họa vùng đất dốc Việt Nam, gây suy thoái đất, đất nguyên nhân gây suy thoái môi trường Xói mòn, sạt lở gây tổn thất đến sản xuất nông nghiệp, sở hạ tầng chất lượng nước Những nguyên nhân tiềm cho xói mòn đất tăng lên gia tăng nhiệt độ, lượng mưa thay đổi, biến đổi sử dụng đất, chế độ canh tác dẫn đến thay đổi lớp phủ thực vật Biến đổi khí hậu ảnh hưởng tới xói mòn đất dựa loạt yếu tố lượng mưa tác động đến độ ẩm đất khả sinh trưởng thực vật, tác dụng việc làm dụng phân bón hóa học gây ảnh hưởng đến chất lượng đất phát triển trồng tự nhiên Lượng mưa nguyên nhân ảnh hưởng đến cân lượng trình xói mòn đất, sức mạnh ăn mòn nước mưa có tác động trực tiếp đến việc xói mòn, sạt lở đất Biến đổi khí hậu ảnh hưởng tới xói mòn đất dựa nhiều yếu tố, bao gồm cường độ lượng mưa, tác động nhiệt độ đến độ ẩm đất tăng trưởng thực vật Sử dụng đất hay thảm thực vật định nghĩa lớp quan sát vật lý bao gồm thảm thực vật tự nhiên, rừng trồng công trình xây dựng người Việc giảm độ che phủ thảm thực vật làm tăng xói mòn đất Mối quan hệ lý thảm thực vật sử dụng đất đưa rộng rãi nghiên cứu xói mòn đất Ngày với phát triển khoa học công nghệ, đời công nghệ viễn thám GIS thay công nghệ phương pháp hữu hiệu đời sống, đặc biệt quản lý tài nguyên môi trường Trên giới có nhiều nghiên cứu chứng minh tính ưu công nghệ GIS tích hợp bổ xung hạn chế mô hình tính toán có, từ mô hình hóa, không gian hóa mục đích yêu cứu Viễn thám chứng minh công cụ hữu ích, không tốn hiệu lập đồ phát thay đổi biến đổi sử dụng đất hay thảm thực vật Nó cung cấp liệu cần thiết cho mô hình xói mòn GIS Do tính chất phức tạp trình xói mòn, thách thức việc định lượng Tóm lại, xói mòn đất trình phá hủy lớp thổ nhưỡng bề mặt tác động yếu tố tự nhiên kinh tế xã hội, làm đất, giảm chất lượng đất ảnh hưởng đến môi trường, kinh tế xã hội b) Phân loại xói mòn Trong trình nghiên cứu xói mòn đất, người ta đến số khái niệm sau: - Xói mòn đất tự nhiên (xói mòn địa chất): Xảy tác động lực tự nhiên lên mặt đất - Xói mòn gia tốc: Hoạt động sản xuất nông nghiệp số hoạt động người làm cân tự nhiên (giữa đất, thảm thực vật yếu tố khí hậu) Khi cân tự nhiên bị phá vỡ xảy xói mòn mặt đất với tốc độ nhanh, nhanh trình hình thành đất Loại xói mòn gọi xói mòn gia tốc Xói mòn gia tốc làm bề mặt đất bị bào mòn nghiêm trọng làm giảm sút độ phì đất Căn vào tác nhân gây xói mòn, người ta phân xói mòn đất thành dạng: xói mòn nước, gió, trọng lực, tuyết tan dòng bùn đá (a)Xói mòn nước: Xói mòn phân thành xói mòn bề mặt xói mòn dạng tuyến tạo thành rãnh xói Sự rửa trôi đất mưa rơi xuống tạo mạng lưới dòng chảy liên sườn nghiêng Tuy nhiên dạng dòng chảy mang tính tạm thời Lượng dòng chảy mặt lượng xói mòn xác định cách kết hợp nhiều nhân tố tự nhiên xã hội Lượng dòng chảy mặt vừa tác nhân gây xói mòn, vừa động lực vận chuyển bùn cát bề mặt lưu vực rãnh xói Trong trình chuyển tải bùn cát mưa gây xói xuất trình sa lắng hạt đất mà lưu lượng bùn cát vượt sức tải dòng nước bề mặt lưu vực rãnh Đây trình xói mòn bề mặt lưu vực Xói mòn dạng tuyến tạo thành rãnh xói phát sinh dòng nước tập trung vào địa hình võng, trũng Dòng chảy có tốc độ lớn, sức tàn phá mạnh theo thời gian tạo thành hệ thống rãnh xói + Theo Bennett (1993) [25] có loại dạng xói mòn nước sau: - Xói mòn dạng phẳng: dạng xói mòn trình rửa trôi hạt đất xảy đồng bề mặt khu vực đất dốc Để rửa trôi hạt đất lượng mưa cần phải có đủ để tạo dòng chảy bề mặt Theo Bennett điều khó xác định lại dạng xói mòn xảy phổ biến Bảng 3.19: Phân cấp xói mòn tiêm huyện Phú Lương năm 2020 theo đơn vị hành Đơn vị: Xã Diện tích Phân cấp xói mòn KXM XMN XMTB XNM xã Thị trấn Đu 63,57 127,01 34,44 6,19 231,21 Thị trấn Giang 104,75 208,27 80,29 14,55 407,86 Xã Cổ Lũng 617,52 876,43 148,09 25,45 1.667,5 Xã Động Đạt 654,32 1.561,09 1.271,93 434,17 3.921,51 Xã Hợp Thành 117,13 388,34 296,27 134,95 936,69 Xã Ôn Lương 163,38 665,78 699,89 273,49 1.802,53 Xã Phấn Mễ 962,96 1.026,43 428,09 114,33 2.531,81 Xã Phú Đô 138,20 737,39 655,09 697,28 2.227,96 Xã Phủ Lý 154,50 589,00 583,61 219,56 1.546,67 Xã Sơn Cẩm 788,83 730,14 94,68 54,83 1.668,48 Xã Tức Tranh 321,35 1.344,80 618,87 221,47 2.506,50 Xã Vô Tranh 801,92 869,24 117,21 12,58 1.800,95 Xã Yên Đổ 302,32 1.484,42 1.335,37 456,06 3.578,17 Xã Yên Lạc 211,54 1.300,33 1.317,71 1.436,38 4.265,97 Xã Yên Ninh 205,05 1.428,23 1.798,67 1.251,43 4.683,38 Xã Yên Trạch 97,83 900,49 1.301,95 649,17 2.949,44 Tổng diện tích 5.705,16 14.237,39 10.782,18 6.001,91 36.726,63 % theo cấp 15,53 38,77 29,36 16,34 Chú thích: KXM: không xói mòn - XMN: xói mòn nhẹ - XMTB: xói mòn trung bình - XMM: xói mòn mạnh 3.5 Đề xuất số giải pháp giảm thiểu ngăn chặn xói mòn đất Có nhiều biện pháp kỹ thuật để chống xói mòn bảo vệ đất Tuy nhiên biện pháp phát huy tối đa khả khu vực, điều kiện định Đặc điểm huyện Phú Lương chủ yếu loại Đất Feralit màu đỏ vàng vàng nhạt phát triển đá mẹ phiến thạch sét; Đất Feralit phát triển sa thạch; Đất Feralit phát triển đá mác ma axít Địa hình tương đối phức tạp bao gồm đồng bằng, đồi núi núi đá, hệ thống sông suối, ao hồ phong phú chủ 75 yếu quy mô nhỏ phân bố không Qua thời gian nghiên cứu địa bàn huyện Phú Lương nhận thấy địa bàn có số hướng sử dụng đất đem lại lợi ích kinh tế, cải tạo đất đem lại hiệu bảo vệ chống xói mòn đất như: - Trồng phủ đất như: chè, ăn vải, nhãn, na, chuối sườn đồi ; nông nghiệp trồng xen: ngô, lạc đậu đỗ, vừng - Trồng xen canh nông - lâm kết hợp như: Dứa + Lạc Vừng Đậu Tương, keo mỡ (trồng đỉnh đồi quanh vườn đồi) + Sắn họ đậu Vải nhãn + Ngô Lạc Đậu tương Vừng làm thức ăn gia súc + Mít chuối (trồng xung quanh vườn đồi chân đồi) Đề xuất số biện pháp mô hình chống xói mòn địa bàn: 3.5.1 Mô hình canh tác chuyên màu công nghiệp ngắn ngày Đối với đặc điểm thổ nhưỡng địa hình huyện phú lương, nên sử dụng hệ thống trồng chuyên màu công nghiệp ngắn ngày sau: Ngô - Đậu - Đậu; Ngô đông - Lạc xuân - Ngô hè thu; Lạc - Ngô - Đậu; Sắn xen lạc; Lạc - Ngô xen đỗ tương; Lạc xuân - Khoai lang; Mía đồi; Chè đồi Ưu điểm mô hình là: + Các loại trồng hệ thống luân canh/xen canh hoa màu ngắn ngày, thích hợp với loại đất đồi, sườn dốc tầng đất mỏng sử dụng nước trời theo thời vụ gieo trồng + Trong hệ thống luân canh, xen canh trồng thường có đến hoại họ đậu, đậu tương lạc, có khả cải tạo độ phì đất cho trồng + Các loại trồng chuyên màu có thị trường tiêu thụ (lạc, đậu tương), dùng để chăn nuôi (ngô, sắn) tiêu dùng cho gia đình, góp phần tăng thu nhập cải thiện sống cho nông hộ + Sản phẩm loại hoa màu tạo việc làm cho nông hộ thông qua chế biến (phát triển nghề phụ, tăng thu nhập) 3.5.2 Canh tác trồng ăn dài ngày trồng xen với loại ăn ngắn ngày - hoa màu Canh tác trồng ăn dài ngày trồng xen với loại ăn ngắn ngày - hoa màu - Vải/nhãn có trồng dứa họ đậu; 76 - Hồng/na/cây có múi có ngô/đậu xen mùa chưa khép tán; - Xoài/vải/nhãn có thảm cỏ/khoai lang phục vụ chăn nuôi Các vườn đồi trồng ăn thường có độ dốc định, cần ý đến vấn đề thiết kế đồng ruộng kỹ thuật trồng để chống tượng xói mòn, rửa trôi đất vụ mưa - Trên đỉnh đồi cần trồng loại lâm nghiệp để giữ nước ngăn chặn, làm giảm dòng chảy - Dọc sườn đồi cần thiết kế hố để giữ lại lượng đất bị theo dòng chảy mưa to - Các loại hoa màu/cỏ trồng xen ăn nên trồng theo băng, đường đồng mức Ưu điểm mô hình này: Trồng trang trại ăn quả, nông dân đầu tư cống sức lao động năm, tập trung chăm sóc vào thời gian nông nhàn (khi chăm sóc ruộng lúa/hoa màu) Mô hình nơi giải việc làm cho lao động thừa, lao động phụ gia đình, góp phần ổn định xã hội nông thôn Các loại hoa màu/cỏ trồng xen với ăn đặc biệt có ý nghĩa: + Tận dụng đất trống ăn nhỏ, chưa khép tán, tăng thu nhập hàng vụ/năm cho nông hộ (lấy ngắn nuôi dài) + Phần lớn trồng xen loại họ đậu, có tác dụng phục hồi đất, gia tăng độ phì đất + Các băng dứa, cỏ, hoa màu góp phần giảm thiểu xói mòn rửa trôi đất mùa mưa giữ ẩm cho đất mùa khô Bên cạnh loại trồng tạo nên đa dạng sinh học cho vùng, góp phần cân dinh dưỡng đất, tạo nên cảnh quan sinh thái đất phong phú, ổn định đẹp 3.5.3 Mô hình nông lâm kết hợp Mô hình canh tác nông lâm kết hợp áp dụng phổ biến hầu hết tỉnh có diện tích đất dốc vùng đồi núi nước ta, nhằm đạt mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội môi trường bền vững khu vực Loại mô hình canh tác nông lâm kết hợp xây dựng sau: 77 Các nông lâm nghiệp trồng theo đai, băng thứ tự từ độ cao xuống thấp đồi - Trên đỉnh, gần đỉnh đồi: lâm nghiệp; - Sườn đồi: công nghiệp, ăn với băng phân xanh trang trại ăn quả; - Gần chân đồi, chân đồi, thung lũng: hoa màu lương thực Hoặc ta trồng xen kẽ nông lâm nghiệp trồng xen kẽ theo băng, đường đồng mức Ưu điểm loại mô hình là: - Chống trình xói mòn rửa trôi, thoái hóa đất diễn mạnh mẽ vùng đất trống, đồi trọc, vùng đất thoái hóa trầm trọng - Sử dụng đất đồi hợp lý nhằm bước phục hồi cải thiện độ phì đất - Tạo hệ thống trồng đa dạng vùng đồi, loại dài ngày ngắn ngày bổ sung dinh dưỡng, độ ẩm cho nhau, tăng thêm thu nhập hàng năm lâu dài cho người dân, mô hình đạt hiệu kinh tế rõ rệt - Không đem lại lợi ích kinh tế, môi trường, mô hình tạo nên cảnh quan môi trường tự nhiên phong phú, xanh, đẹp 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Ứng dụng RS GIS vào việc đánh giá xói mòn đất địa bàn huyện Phú Lương xây dựng đồ hệ số tỷ lệ 1/25000: Bản đồ hệ số xói mòn mưa (R), đồ hệ số kháng xói đất (K), đồ hệ số xói mòn địa hình (LS), đồ hệ số che phủ đất (C) đồ hệ số biện pháp canh tác (P) Từ xây dựng nên đồ xói mòn đất huyện Phú Lương Từ đồ xói mòn tiềm khu vực có khả xói mòn biện pháp canh tác, bảo vệ đất Nguy xói mòn mạnh mạnh tập trung xã Yên Ninh, Yên Đổ, Yên Lạc, Phú Đô, Động Đạt Huyện Phú Lương năm 2015 diện tích đất bị xói mòn 33.153,45 chiếm 90,27% tổng diện tích tự nhiên huyện Trong diện tích xoí mòn mạnh 4.256,3ha, chiếm 11,59 %; xói mòn trung bình 14.121,40ha, chiếm 38,45%; xói mòn nhẹ 14.775,72ha chiếm 40,23% Trên địa bàn huyện chủ yếu xói mòn mức độ nhẹ đến trung bình Tập trung xã có địa hình đất dốc, đặc biệt xói mòn mạnh khu vực đất trống đồi trọc Dựa vào kịch biến đổ khí hậu (2012) đồ quy hoạch sử dụng đất huyện Phú Lương năm 2020 Dự báo xói mòn đất năm 2020 địa bàn huyện sau: diện tích đất không bị xói mòn 5.705,16ha chiếm 15,53% diện tích toàn tỉnh, diện tích đất bị xói mòn nhẹ 14.237,39ha, chiếm 38,77%, diện tích đất bị xói mòn mức trung bình 10782,18ha, chiếm 29,36%, diện tích xói mòn nặng là: 6001,91ha, chiếm 16,34% Xói mòn trung bình xói mòn mạnh tập trung nhiều xã: Yên Ninh, Yên Đổ, Yên Lạc, Phú Đô, Động Đạt… xã xảy xói mòn, hay xói mòn cường độ thấp: Sơn Cẩm, Vô Tranh, Cổ Lũng, Phấn Mễ Hiện địa bàn Huyện thực số hướng sử dụng đất đem lại lợi ích kinh tế, cải tạo đất đem lại hiệu bảo vệ chống xói mòn đất địa bàn có như: Trồng phủ đất như: chè, ăn vải, nhãn, na, chuối sườn đồi ; Cây nông nghiệp trồng xen: ngô, lạc đậu đỗ, vừng ; Trồng xen canh nông - lâm kết hợp như: Sắn họ đậu Vải nhãn + Ngô Lạc Đậu tương Vừng làm thức ăn gia súc + Mít chuối (trồng xung quanh vườn đồi chân đồi) Bên cạnh luận 79 - Xói mòn dạng rãnh: dạng xói mòn thực chất giai đoạn xói mòn dạng phẳng, lượng đất lớn tương tự xói mòn dạng phẳng, dạng xói mòn dễ nhận hình thái bề mặt bị xói mòn - Xói mòn dạng mương xói: Dạng xói mòn gặp khu vực tập trung dòng chảy bề mặt, tạo nên xói mòn dạng tuyến tính - Xói mòn xảy tác động va đập: Tác động mưa gây xói mòn đất gồm tác động va đập phá vỡ, làm tách rời hạt đất sau vận chuyển hạt đất bị phá hủy theo dòng chảy tràn mặt đất (b) Xói mòn gió: Xói mòn xuất dạng địa hình Gió mang sản phẩm xói mòn theo hướng khác Tuy nhiên, mức độ phá hủy đất phụ thuộc vào địa hình khu vực loại đất (c) Xói mòn trọng lực: Xói mòn xuất tác động kết hợp trọng lực đất đá sườn dốc dòng chảy tràn Mặc dù mang tính địa phương mang đến thảm họa khủng khiếp (d) Xói mòn dòng bùn đá: Là loại lũ quét qua vùng đất đá bở rời địa hình thuận lợi cho việc tập trung nước chất rắn (e) Xói mòn tuyết tan, băng tan: Xói mòn mạnh hay yếu phụ thuộc vào yếu tố cường độ mưa lượng mưa, độ dốc, chiều dài sườn, hướng phơi địa hình, địa hình bề mặt, đặc điểm lớp phủ thổ nhưỡng thảm thực vật, tình trạng sử dụng đất, kỹ thuật trồng trọt, phương pháp tổ chức sản xuất yếu tố xã hội c) Các trình xói mòn đất Các trình xói mòn gồm: Xói lở sông suối xói mòn, rửa trôi bề mặt Xói lở sông suối Quá trình xói lở sông suối xác định theo công thức động dòng chảy [9] F=vm2/2 Trong đó: F: động khối nước chảy m: khối lượng nước chảy v: vận tốc dòng chảy Như động dòng chảy tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ dòng chảy Trong trình xói lở, dòng chảy tạo vật liệu, phù sa Tùy theo kích thước TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu tiếng Việt Bộ Tài nguyên & Môi trường 2012 Kịch biến đổi khí hậu Nguyễn Tuấn Anh, Đỗ Thị Lan 2009 Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện Sơn Động - tỉnh Bắc Giang, Trung Tâm học Liệu, Đại học Thái Nguyên Trần Văn Chính cộng 2006 Giáo Trình thổ nhương học Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội Phạm Ngọc Dũng 1991 Nghiên cứu số biện pháp chống xói mòn đất đỏ bazan trồng chè vùng Tây nguyên xác định giá trị yếu tố gây xói mòn đất theo mô hình Wischmeier W.H and Smith D.D Luận án Phó tiến sĩ khoa học Nông nghiệp, Hà Nội Nguyễn Trọng Hà.1996 Xác định yếu tố gây xói mòn khả dự báo xói mòn đất dốc, Luận án PTS KH-KT, trường Ðại học Thủy lợi, Hà Nội Đinh văn Hùng 2009 Ứng dụng Viễn thám GIS đánh giá xói mòn đất khu vực Yên Châu, Sơn La, Đại học quốc gia Hà Nội Phạm Hùng 2001 Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật mô hình toán tính toán xói mòn lưu vực Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật trường Ðại học Thủy lợi, Hà Nội Nguyễn Kim Lợi 2005 Bài giảng kiểm soát xói mòn Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Quang Mỹ 2005 Xói mòn đất đại biện pháp chống xói mòn, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội 10 Nguyễn Quang Mỹ, Quách Cao Yêm Hoàng Xuân Cơ 1983 Nghiên cứu điều kiện hình thành phát triển xói mòn đất nông nghiệp Tây Nguyên, Số đặc biệt Tạp chí khoa học Đại học tổng hợp Hà Nội 11 Hudson (Dịch Đào Trọng Năng Nguyễn Kim Dung) 1981 Bảo vệ đất chổng xói mòn, NXB Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội 12 Trần An Phong ctv 1995 Đánh giá trạng sử dụng đất theo quan điểm sinh thái phát triển lâu bền, NXB Nông nghiệp 13 Phòng niên giám thống kê huyện Phú Lương 2010-2015 Báo cáo niêm giám thống kê huyện Phú Lương 2010-2015 14 Castella J.C Đặng Đình Quang 2002 Đổi vùng miền núi Chuyển đổi sử dụng đất chiến lược sản xuất nông dân tỉnh Bắc Kạn, Việt Nam, NXB Nông nghiệp 15 Nguyễn Tử Siêm Thái Phiên 1999 Đất đồi núi Việt Nam thoái hóa phục hồi, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 16 Lê Hoàng Tú 2011 Ứng dụng GIS đánh giá mức độ xói mòn đất lưu vực sông Đa Tam, tỉnh Lâm Đồng, Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh 17 Zakharov (Ngô Quốc Trân dịch) 1981 Xói mòn đất biện pháp phòng chống, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 81 18 UBND tỉnh Thái Nguyên 2014 Quyết định việc phê duyệt quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 kế hoạch sử dụng đất kỳ đầu 2011-2015 19 UBND huyện Phú Lương 2015 Báo cáo kết thực nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội năm 2015, phương hướng, nhiệ vụ phát triển kinh tế xã hội năm 2016 20 Viện từ điển học Bách khoa toàn thư Việt Nam, Từ điển bách khoa Việt Nam, Hà Nội, truy cập ngày 20/8/2011, trang web www.bachkhoatoanthu.gov.vn B Tài liệu tiếng anh 21 Berk Ustun.2008 Soil erosion modelling by using GIS and Remote sensing: a case study Ganos moutain,The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences 22.BORASSUS Project Final Report (INCO-CT-2005-510745) 2008 The contribution of biogeotextiles to sustainable development and soil conservation in the tropics 23 De Jong S.M 1994 Application of Reflective Remote Sensing for Land Degradation Studies in Mediterranean Environment, Physical Geography, Utrech University 24 Ellison, W.D 1944 Studies of raindrop erosion, Agricultural Engineering 25, 131e136 25 FAO, 1994 Land degradation in South Asia: Ist Severity, casause and effects Upon the people World soil Resoirces report 78 26 Fullen M A., Bok.L., Li Yong Mei 2001 Development of sustainable AgroEnvironmental systems in the Highlands of South-East Asia, Blasker Award SHASEA 27 H.H Bennett.1993 Soil Conservation, Graw - Hill, New York and London 28 Mitasova H 1998.Terrain modeling and Soil Erosion Simulations for Fort Hood and Fort Polk test areas, Geographic Modeling and Systems Laboratory, University of Illinois at Urbana-Champaign 29 P J Storey 2002 The conservation and Improvement of Sloping Land,Vol I,II,III, Oxford and IHB Publishing Co.Pvt.Ltd 30 Pheerawat Plangoen 2013 Simulating the Impact of Future Land Use and Climate Change on Soil Erosion and Deposition in the Mae Nam Nan Sub-Catchment, Thailand 31 Sakthivel 2011 Remote Sensing and GIS for Soil Erosion Prone areas Assessment: A case study from Kalrayan hills, Part of Eastern Ghats, Tamil Nadu, India, Appl 32 Wischmeier W H and Smith D D 1978 Predicting rainfall Erosion losses - a guide to conservation planning, Agriculture Handbook No.537 - United States Department of Agriculture, Washington DC, USA 33 Wischmeier W H and Smith D D.1958 Evalution of Factor in Soil loss, Vol 39, Trans Am Geophysical Union 82 PHỤ LỤC 83 Bảng 1: Lượng mưa huyện Phú Lương năm 2015 theo tháng Tháng Lượng mưa (mm) 10 11 12 Tông năm TB tháng 113,49 7,89 67,63 162,75 281,01 287,67 499,55 446,61 226,71 11,83 2,85 56,88 2164,9 180,4 Số ngày mưa (Ngày) 7 14 15 20 23 17 127 10 Nguồn : UBND huyện Phú Lương Bảng 2: Cơ cấu dân số huyện Phú Lương phân theo giới tính 2010 2015 Tốc độ Số lượng Chỉ tiêu Số lượng Cơ cấu tang giảm (Người) (%) bình quân Cơ cấu (%) (Người) Tổng 106.257 100 107.200 100 1.06 Nam 529.540 49,84 535.500 49,95 1,18 Nữ 533.030 50,16 536.500 50,05 0,94 Nguồn: Phòng Thống kê huyện Phú Lương[13] 84 phù sa tốc độ dòng chảy mà phù sa vận chuyển xuôi theo chiều dòng chảy Khi động dòng chảy không đủ sức mang phận vật chất, phù sa lắng đọng xuống dòng sông gọi trình bồi tụ Xói mòn rửa trôi bề mặt Là trình xói mòn dòng chảy tạm thời sườn lúc mưa tuyết tan chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố tự nhiên, yếu tố địa hình quan trọng d) Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất Zakharov (1981) [17] cho rằng, yếu tố ảnh hưởng tới trình hình thành mức độ xói mòn chia làm hai nhóm: 1) Nhóm yếu tố lịch sử tự nhiên nhóm yếu tố thiên nhiên; 2) nhóm yếu tố kinh tế - xã hội, liên quan đến trình hoạt động sản xuất người Trong giai đoạn trước thời kỳ lịch sử phát triển xói mòn xác định yếu tố lịch sử tự nhiên Cùng với mức độ gia tăng hoạt động sản xuất người khai khẩn lãnh thổ đất đai xói mòn tăng cách đáng kể, đồng thời trở nên phụ thuộc chủ yếu vào phương pháp sử dụng đất đai Xói mòn thường kết hợp hai nhóm yếu tố gây Các yếu tố thiên nhiên tạo điều kiện cho xói mòn xuất hiện, hoạt động sản xuất cách không khoa học người nguyên nhân gây xói mòn Các yếu tố lịch sử tự nhiên quan trọng bao gồm: khí hậu, địa hình, đất đai, thực vật Các nghiên cứu khác cho thấy phá hủy vận chuyển đất mạnh hay yếu tùy thuộc vào ảnh hưởng tập hợp yếu tố; đó, chủ yếu là: khí hậu, thổ nhưỡng, địa hình, thực vật, biện pháp canh tác bảo vệ đất Căn theo kết nghiên cứu trình xói mòn nhà khoa học (Ellision 1944, Wishmeier Smith 1978 ) yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất gồm: mưa, địa hình, thổ nhưỡng, độ che phủ bề mặt, yếu tố người (a) Yếu tố khí hậu- Yếu tố mưa (Rainfall Erosion Index) Theo Wischmeier Smith (1958) [32], Hudson (1981) [11], yếu tố khí hậu (gồm: mưa, độ ẩm, xạ mặt trời ) mưa (bao gồm tuyết) yếu tố quan trọng xói mòn đất nước Mưa vừa tác nhân phá hủy đất vừa Bảng 5: Cơ cấu lao động ngành sản xuất huyện Phú Lương 2010 Tốc độ 2015 tăng, Chỉ tiêu Số lượng Cơ cấu (Người) Cơ giảm cấu bình (%) quân Số lượng (%) (Người) năm (%) Tổng số 66.708 100 66.132 100 1,26 Lao động nông nghiệp 57.329 85,94 56.635 85,64 -0,11 Lao động phi n.nghiệp 9.379 14,06 9.497 14,36 10,77 Nguôn: Phòng Thông kê huyện Phú Lương[13] Bảng 6heo: Kết sản xuất kinh doanh ngành huyện Phú Lương 2010 Tốc độ 2015 tăng Chỉ tiêu Số lượng Cơ cấu Số lượng Cơ cấu giảm (Tr.đ) (%) (Tr.đ) (%) bình quân Tổng số 335.687 100 454042 100 29,19 Trồng trọt 227.376 67,73 289324 63,72 22,53 1.1 Cây lương thực có hạt 108.353 47,65 145.673 50,35 25,81 Lúa 94.737 87,43 132.532 90,98 26,88 Ngô 13.616 12,57 22.141 15,20 51,00 86 1.2 Cây chất bột có củ 6.654 2,93 5.432 1,88 -28,13 1.3 Cây rau, đậu gia vị 16.115 7,09 12.052 4,17 1,03 1.4 Cây công nghiệp 5.159 2,27 7.898 2,73 20,22 89 0,04 89 0,03 -1,64 1.6 Cây lâu năm 80.778 35,53 93.03 32,15 19,48 Cây chè 74.865 92,68 78.209 84,07 30,48 5816 7,20 14.724 15,83 -12,31 Cây lâu năm khác 97 0,12 97 0,10 7,46 1.7 Sản phẩm phụ 102.28 4,50 10.33 3,57 16,50 Chăn nuôi 101.239 30,16 157.373 34,66 46,46 2.1 Gia súc 70.113 69,25 120.081 76,30 50,26 2.2 Gia cầm 2.3 Chăn nuôi khác 16.44 2.383 16,24 2,35 16.44 2.97 10,45 1,89 40,40 26,91 2.4 SP không qua giết thịt 7.103 7,02 12.682 8,06 53,21 2.5 Sản phẩm phụ Dịch vụ phục vụ trồng 5.2 7.072 5,14 2,11 5.2 7.345 3,30 1,62 6,44 10,72 hàng nămhàng năm khác 1.5 Cây Cây ăn trọt chăn nuôi (Nguồn: Phòng Thông kê huyện Phú Lương[13]) 87 Bảng 12: Phân cấp xói mòn huyện Phú Lương giai đoạn 2010- 2015 Đơn vị: Cấp độ xói mòn năm 2010 Cấp độ xói mòn năm 2015 Xã Diện tích xã KXM XMN XMTB XNM KXM XMN XMTB XNM Thị trấn Đu 231,21 87,31 101,10 42,09 0,71 34,38 131,22 59,05 6,56 Thị trấn Giang Tiên 407,86 1,14 2,02 1,29 403,42 46,21 210,95 137,83 12,87 Xã Cổ Lũng 1667,50 779,42 689,52 198,54 0,02 328,18 1067,16 249,20 22,96 Xã Động Đạt 3921,51 577,79 1124,58 2140,32 78,82 292,06 1464,44 1697,87 467,14 Xã Hợp Thành 936,69 66,96 296,12 557,51 16,10 37,33 302,43 443,72 153,21 Xã Ôn Lương 1802,53 117,43 485,72 1195,50 3,87 70,36 622,84 960,53 148,81 Xã Phấn Mễ 2531,81 873,11 888,80 747,89 22,01 471,14 1346,84 629,86 83,96 Xã Phú Đô 2227,96 356,35 698,76 1132,89 39,96 281,22 918,67 822,00 206,07 Xã Phủ Lý 1546,67 118,32 420,49 1001,85 6,01 65,40 490,05 751,09 240,12 Xã Sơn Cẩm 1668,48 951,18 553,78 160,85 2,68 447,74 1007,57 166,80 46,37 Xã Tức Tranh 2506,50 534,19 1167,93 802,19 2,19 436,52 1369,42 648,95 51,61 Xã Vô Tranh 1800,95 784,04 829,60 186,58 0,73 491,87 1129,19 160,80 19,09 Xã Yên Đổ 3578,17 180,30 893,00 2439,98 64,89 128,58 1179,90 1864,06 405,63 Xã Yên Lạc 4265,97 214,37 999,75 2711,85 340,01 161,05 1253,63 1820,52 1030,76 Xã Yên Ninh 4683,38 201,14 922,29 3239,00 320,96 162,44 1261,55 2118,40 1140,99 Xã Yên Trạch 2949,44 141,72 816,50 1956,97 34,25 118,68 1019,86 1590,72 220,18 Xói mòn theo cấp 5984,77 10889,96 18515,30 1336,63 3573,16 14775,72 14121,40 4256,33 % theo cấp 16,30 29,65 50,41 3,64 9,73 40,23 38,45 11,59 Chú thích: KXM: không xói mòn - XMN: xói mòn nhẹ - XMTB: xói mòn trung bình - XMM: xói mòn mạnh 89 ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN HUYỀN TRANG Đề tài: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LƯƠNG, TỈNH THÁI NGUYÊN Ngành Mã số... nghiên cứu: Ứng dụng công nghệ GIS viễn thám đánh giá xói mòn đất địa bàn huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên toán cấp thiết có ý nghĩa to lớn việc cảnh báo dự báo tượng xói mòn đất nhằm giảm thiệt... quản lý chủ động công tác phòng chống tượng thiên tai 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Ứng dụng công nghệ GIS, liệu viễn thám đánh giá trình xói mòn đất địa bàn huyện Phú Lương từ đề