Tr-ờng đại học lâm nghiệp
Khoa quản lý tài nguyên rừng & m«i tr-êng

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM THẤM NƢỚC CỦA ĐẤT
DƢỚI RỪNG TRỒNG THUẦN LOÀI VÀ HỖN GIAO
TẠI KHU VỰC NÚI LUỐT, XUÂN MAI, HÀ NỘI

NGÀNH

: QUẢN LÝ TI NGUYấN THIấN NHIấN

M S

: 302

Giáo viên h-ớng dẫn : TS. Bùi Xuân Dũng
Sinh viên thực hiện : Vũ Kim Chi
Líp

: 58C QLTNTN (C)

M· sinh viªn

: 1353101751

Khãa häc

: 2013 - 2017

Hµ Néi - 2017

LỜI CẢM ƠN
Khóa luận đã hồn thành với tất cả sự nỗ lực của bản thân. Bên cạnh
đó, nó cũng là kết quả của sự động viên, giúp đỡ cả về vật chất, tinh thần và
kiến thức của nhiều cá nhân, tổ chức. Để có được kết quả như ngày hơm nay
tơi xin:
Gửi đến thầy TS.Bùi Xn Dũng lịng biết ơn chân thành nhất. Cảm ơn
thầy đã nhiệt tình giảng dậy, chỉ bảo, truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ
ích và sự hướng dẫn tận tình trong suốt q trình thực hiện khóa luận này.
Cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Ban quản lý khu
nghiên cứu thực nghiệm núi Luốt, Trung tâm thí nghiệm thực hành, các thầy
giáo, cô giáo khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trường đã tạo điều kiện tốt
nhất cho tôi trong quá trình thu thập số liệu, đặc biệt là bạn bè đã giúp đỡ tơi
trong q trình điều tra ngoại nghiệp để tơi có thể hồn thành bài báo cáo này.
Sau cùng, để có được như ngày hơm nay tôi không thể nào quên công
ơn ba mẹ đã sinh thành, dưỡng dục, không ngại vất vả, hy sinh trong suốt thời
gian qua để con được bước tiếp con đường mình đã chọn. Xin cảm ơn tất cả
những người thân trong gia đình đã ln động viên và ủng hộ cho tơi.
Do bản thân cịn nhiều hạn chế nhất định về mặt chun mơn và thực
tế, thời gian hồn thành khóa luận khơng nhiều nên vẫn cịn nhiều thiếu sót.
Kính mong được sự góp ý của các thấy giáo, cơ giáo để khóa luận được hồn
thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Xuân Mai, ngày 17 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Vũ Kim Chi



DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Nguyên nghĩa

Từ viết tắt
Ferralsols

Nhóm đất đỏ vàng hay cịn gọi là nhóm đất Feralit trong
phân loại của FAO.

Acrisols

Một loại đất như phân loại theo Tổ chức Lương thực và
Nơng nghiệp, đó là đất sét giàu có.

Pinus massaniana

Thông qua đuôi ngựa.

mm

Milimet

g

gam

BĐ

Bạch đàn


Keo TT

Keo tai tượng
Keo LT

Keo lá tràm


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH
ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................. 3
1.1. Các khái niệm cơ bản ........................................................................... 3
1.2. Các nghiên cứu trên thế giới ................................................................ 4
1.3. Các nghiên cứu ở Việt Nam ................................................................. 9
CHƢƠNG II: MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................ 15
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 15
2.1.1. Mục tiêu chung .............................................................................. 15
2.1.2. Mục tiêu cụ thể............................................................................... 15
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ..................................................... 15
2.3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 15
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................... 16
2.4.1. Nghiên cứu hiện trạng các loại hình sử dụng đất chính tại khu
vực Núi Luốt, trường Đại học Lâm Nghiệp. .......................................... 16

2.4.2. Đánh giá đặc điểm thấm nước của đất dưới hai trạng thái rừng
trồng thuần lồi thơng và rừng trồng hỗn lồi. ..................................... 16
CHƢƠNG III: ĐẶC ĐIỂM VÀ ĐIỀU KIỆN KHU VỰC NGHIÊN CỨU .. 25
3.1. Điều kiện tự nhiên ............................................................................... 25
3.1.1 Vị trí địa lý ....................................................................................... 25
3.1.2. Địa hình địa mạo .......................................................................... 25
3.1.3. Thổ nhưỡng.................................................................................... 26


3.1.4. Khí hậu – thủy văn......................................................................... 27
3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội.................................................................... 28
3.3. Tài nguyên rừng và hoạt động sử dụng đất...................................... 28
3.3.1. Các loại đất ở núi Luốt .................................................................. 28
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................... 30
4.1. Đặc điểm các loại hình sử dụng đất chính tại khu vực Núi Luốt,
trƣờng Đại học Lâm Nghiệp. .................................................................... 30
4.2. Đặc điểm thấm nƣớc của đất dƣới hai trạng thái rừng trồng thuần
lồi thơng và hỗn lồi tại núi Luốt, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp. ........... 32
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ.............................. 51
5.1. Kết luận ................................................................................................ 51
5.2. Tồn tại .................................................................................................. 52
5.3. Kiến nghị .............................................................................................. 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 54


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Phân chia các loại kết cấu đất dựa vào mức thấm nước ................... 7
Bảng 1.2. Đánh giá ảnh hưởng của kích thước vịng thấm tới hệ số dẫn thủy ....... 7
Bảng 1.3. Đánh giá ảnh hưởng của các loại đất tới hệ số dẫn thủy .................. 8
Bảng 2.1. Số liệu đo tốc độ thấm của hai trạng thái rừng trồng ..................... 20

Bảng 4.1. Đặc điểm tính chất vật lý và thấm của đất...................................... 41


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 4.1: Tỷ lệ diện tích các loại hình sử dụng đất chính tại núi Luốt ...... 31
Biểu đồ 4.2. Đặc điểm thấm nước của đất tại hai vị trí sườn và chân đồi của
rừng hỗn loài ....................................................................................... 32
Biểu đồ 4.3. Đặc điểm thấm nước của đất tại hai vị trí sườn và chân đồi của
rừng thông ........................................................................................... 33
Biểu đồ 4.4. Đặc điểm thấm nước của đất tại vị trí sườn đồi dưới rừng thơng
và rừng hỗn loài .................................................................................. 34
Biểu đồ 4.5. Đặc điểm thấm nước của đất tại vị trí chân đồi dưới rừng thơng
và rừng hỗn lồi .................................................................................. 35
Biểu đồ 4.6. Tổng lượng nước thấm trong 1 giờ ............................................ 36
Biểu đồ 4.7. Các trường hợp thấm nước của đất (Horton, 1933) ................... 37
Biểu đồ 4.8. Lượng nước thấm của các loại hình sử dụng đất sau thời gian 1
giờ (Bùi Xuân Dũng, 2012) ................................................................ 38
Biểu đồ 4.9. Tốc độ thấm nước của đất phút ban đầu tại 4 vị trí .................... 39
Biểu đồ 4.10. Tốc độ thấm nước ổn định của đất tại 4 vị trí .......................... 40
Biểu đồ 4.11. Mối quan hệ giữa dung trọng và tốc độ thấm ban đầu ............. 42
Biểu đồ 4.12. Mối quan hệ giữa độ xốp và tốc độ thấm ban đầu ................... 43
Biểu đồ 4.13. Mối quan hệ giữa độ ẩm và tốc độ thấm ban đầu .................... 44
Biểu đồ 4.14. Mối quan hệ giữa dung trọng và tốc độ thấm ổn định ............. 45
Biểu đồ 4.15. Mối quan hệ giữa độ xốp và tốc độ thấm ổn định .................... 46
Biểu đồ 4.16. Mối quan hệ giữa độ ẩm và tốc độ thấm ổn định ..................... 47
Biểu đồ 4.17. Đường cong tần số xuất hiện mưa lớn nhất trong ngày tại núi Luốt ..... 48


DANH MỤC CÁC HÌNH


Hình 2.1. Vị trí đo tốc độ thấm ở núi Luốt ..................................................... 16
Hình 2.2. Địa điểm đo tốc độ thấm ................................................................. 17
Hình 2.3. Dụng cụ đo tốc độ thấm của hai trạng thái rừng trồng. ................. 18
Hình 2.4. Vòng đo tốc độ thấm của hai trạng thái rừng trồng. ....................... 19
Bảng 2.1. Số liệu đo tốc độ thấm của hai trạng thái rừng trồng ..................... 20
Hình 2.5. Quá trình loại bỏ rễ cây và tạp chất ................................................ 21
Hình 2.6. Mẫu đất dùng để sấy khơ xác định tính chất vật lý của đất ............ 21
Hình 2.7. Máy đo độ ẩm của đất ..................................................................... 22
Hình 2.8. Mẫu đất được lấy vào ống dung trọng ............................................ 23
Hình 3.1: Vị trí khu vực nghiên cứu ............................................................... 25
Hình 4.1: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất núi Luốt năm 2016......................... 30


ĐẶT VẤN ĐỀ
Tính thấm nước của đất là hiện tượng nước đi xuống bề mặt đất hay
mẫu chất, là một trong các chỉ tiêu quan trọng của quản lý lưu vực và là một
nhân tố quan trọng trong cân bằng nước. Khả năng thấm nước của đất chỉ
lượng nước lớn nhất có thể thấm xuống bề mặt đất trong một điều kiện xác
định. Đặc điểm thấm nước của đất ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát sinh các
q trình dịng chảy như dòng chảy mặt, dòng chảy nền đất và dòng chảy
ngầm. Nếu khả năng thấm nước xuống đất lớn thì hầu như khơng có sự xuất
hiện của dịng chảy mặt, khi đó dịng chảy ưu thế sẽ là dịng chảy nền đất
hoặc dịng chảy ngầm. Từ đó làm giảm nguy cơ gây lũ lụt, xói mịn, sạt lở,
hơn thế nữa tài nguyên nước sẽ được điều tiết và tài nguyên đất đồng thời
cũng được bảo vệ.
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thấm của đất như: lượng
mưa, địa hình, che phủ thực vật, loại đất, đặc điểm của đất và điều kiện che
phủ mặt đất…. Dưới các loại hình sử dụng đất khác nhau thì có độ che phủ
thực vật khác nhau và đây cũng là một trong những nhân tố quan trọng ảnh
hưởng đến tính thấm của đất. Khi độ che phủ thực vật tốt, khả năng giữ lại

nước cao và tính thấm nước cao, với lượng mưa nhỏ thì hầu như lượng nước
mưa được thấm hết xuống đất. Ngược lại khi độ che phủ thực vật kém, không
thể giữ lại nước khi mưa xuống từ đó tính thấm giảm và dịng chảy mặt lớn
gây ra nhiều thiệt hại về cả tài nguyên và con người. Hơn nữa, một số yếu tố
như độ ẩm, độ xốp và kết cấu đất cũng có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ
thấm. Rõ ràng, các loại đất khác nhau có tỷ lệ thấm khác nhau. Vì thế để quản
lý hiệu quả tài nguyên đất và nước thì việc duy trì tốt đặc tính thấm của đất
đóng vai trị quan trọng.
Các nghiên cứu về vai trò của rừng trong việc bảo vệ môi trường, cũng
như khả năng điều tiết nước, phịng chống lũ lụt, xói mịn, bảo vệ độ phì
nhiêu và bồi dưỡng tiềm năng của đất ...vv, đã và đang được thực hiện ở
nhiều quốc gia trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Trong các giá trị của rừng
1


thì khả năng bảo vệ đất là một trong những vai trị vơ cùng quan trọng. Nhìn
chung, đất rừng tự nhiên có khả năng thấm nước cao và ít khi xuất hiện dòng
chảy bề mặt. Tuy nhiên, khi rừng bị chặt hạ trở nên thưa thớt và độ dốc mặt
đất lớn, có thể tạo ra nhiều lượng nước chảy trên bề mặt (Phạm Văn Điển,
2009). Núi Luốt – Trường Đại học Lâm Nghiệp là một trong những khu vực
có địa hình đồi núi thấp của Việt Nam, tương đối đa dạng về loại hình sử
dụng đất bởi địa hình tương đối bằng phẳng. Tại đây, nhiều hình thức sử dụng
đất đã được triển khai như giao thông, hệ thống thủy văn, cơ sở hạ tầng
(trường học, nhà ở…) tại chân đồi và đặc biệt là phần diện tích rừng trồng hỗn
loài cũng như thuần loài tương đối lớn…từ sườn lên đỉnh đồi. Là phần diện
tích có ỹ nghĩa lớn khơng chỉ là nơi sinh sống, làm việc mà còn là nơi phục vụ
công việc học tập, nghiên cứu khoa học… Một số loại hình sử dụng đất ở đây
như: rừng trồng thuần lồi và hỗn lồi, rừng tự nhiên…Chính vì vậy dưới các
loại hình sử dụng đất khác nhau có đặc điểm thấm nước khác nhau. Nếu như
việc sử dụng đất, đất rừng và rừng không hợp lý ở khu vực núi Luốt không

chỉ làm ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế và sự thay đổi môi trường sinh
thái ở khu vực này mà còn ảnh hưởng và làm thay đổi môi trường sinh thái ở
các khu vực liên quan, gây ra những hậu quả đặc biệt nghiêm trọng là đất, làm
thay đổi kết cấu đất và đất dần bị suy thối. Vì vậy, nhằm cung cấp thêm
những cơ sở khoa học về đặc tính thấm của đất và các nhân tố chính ảnh
hưởng hưởng tới q trình này, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “ Đánh giá
đặc điểm thấm nước của đất dưới rừng trồng thuần loài và hỗn giao tại
khu vực núi Luốt, Xuân Mai, Hà Nội”.

2


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.

Các khái niệm cơ bản
Đất là một tài nguyên vô giá mà tự nhiên đã ban tặng cho con người để

sinh tồn và phát triển. Đất là tư liệu sản xuất, là đối tượng lao động, là vật
mang được đặc thù bởi tính chất độc đáo mà không vật thể tự nhiên nào có
được – đó là độ phì nhiêu (Lê Văn Khoa,2004). Đất được hình thành, phát
triển và thối hóa theo thời gian dưới tác động của điều kiện tự nhiên và các
hoạt động của con người (Wada,2000).
“Khả năng thấm nước của đất” là khả năng lưu giữ lại dòng chảy bề
mặt và biến chúng thành dòng chảy ngầm trong lòng đất (Vũ Thị Quỳnh Nga,
2009).
“Tốc độ thấm của đất ” biểu thị bằng mm/phút là tốc độ nước từ mặt
đất đi vào trong đất. Nếu trên mặt đất có lớp nước đọng, nước sẽ thấm xuống
đất theo tốc độ thấm tiềm năng. Tốc độ thấm là đặc trưng quan trọng nhất về

vận động của nước dưới đất trong môi trường lỗ hổng (Vũ Thị Quỳnh Nga,
2009).
“ Tốc độ thấm nước ban đầu” (mm/phút) là một chỉ tiêu quan trọng
phản ánh đặc trưng thấm nước của đất rừng. Tốc độ thấm nước khởi đầu được
tính là giá trị trung bình của tốc độ thấm trung bình trong 5 phút đầu tiên (Vũ
Thị Quỳnh Nga, 2009).
“ Tốc độ thấm nước ổn định của đất” (mm/phút) là tốc độ thấm khi đất
được cung cấp đủ nước và tầng đất mặt đã bão hòa nước. Khi đất đạt đến tốc
độ thấm ổn định và tốc độ thấm nhỏ hơn cường độ mưa, dòng chảy bề mặt sẽ
được tạo ra cùng với việc cuốn trôi vật chất xói mịn (Vũ Thị Quỳnh Nga,
2009).
“ Q trình thấm nước ” là quá trình nước từ mặt đất thâm nhập vào
trong đất. Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ thấm bao gồm điều kiện
3


trên mặt đất và lớp phủ thực vật, tính chất của đất như độ xốp, kết cấu đất, độ
ẩm đất (Nguyễn Thị Thúy Hường, 2009)
1.2.

Các nghiên cứu trên thế giới
Quá trình thủy văn rừng cơ bản gồm: khi mưa rơi xuống một phần

nước mưa bị giữ lại trến tán lá, một phần qua tán và qua thân cây rồi tạo thành
dòng chảy mặt và một phần nước được thấm xuống đất tạo thành dòng chảy
ngầm và dòng chảy nền. Nếu hệ sinh thái rừng có độ tàn che, che phủ của
thực vật tốt thì lượng nước mưa rơi xuống để tạp thành dịng chảy mặt ít, hầu
hết là nước được thấm xuống đất hoặc giữ lại trên tán. Khi hệ sinh thái rừng
có độ tàn che và che phủ thực vật ít thì hầu hết nước mưa khi rơi xuống sẽ tạo
thành dịng chảy mặt.

Nói chung, q trình này bị ảnh hưởng bởi cấu trúc thảm thực vật rừng, chế
độ mưa, địa hình và đất đai. Tính thấm nước của đất là một trong những vấn
đề nghiên cứu sâu rộng trong lĩnh vực thuỷ văn. Độ thấm của đất là yếu tố
quan trọng trong việc xác định cơ chế phát sinh dòng chảy.
Thủy văn học truyền thống đã phát triển lý luận về dòng chảy trên mặt
đất của Horton vào những năm 30 và 40 của thế kỷ 20 để nghiên cứu cơ chế
hình thành dịng chảy trên bề mặt đất. Lý luận này chiếm địa vị thống trị trong
lĩnh vực thủy văn học cơng trình kéo dài suốt khoảng 30 năm đã dựa vào
những quan trắc thực nghiệm và chỉ ra rằng trong hoàn cảnh rừng, cường độ
mưa rất ít khi lớn hơn tốc độ thấm nước tiềm tàng của đất, đã nêu ra khung lý
luận về động thái hình thành dịng chảy của mưa rào, sau đó đã triển khai
nhiều nghiên cứu thực nghiệm nhằm tìm hiểu cơ chế hình thành dịng chảy do
mưa gây ra, chủ yếu trên những khu vực ôn đới ẩm ướt của châu Âu và ở Mỹ
(Bonell M, 1993). Sự thấm nước của đất là một trong những vấn đề được
nghiên cứu sâu rộng trong lĩnh vực thủy văn học. Từ lý luận phát sinh dòng
chảy mặt, 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
khơng khí, lớp thảm thực vật và vật rơi rụng che phủ. Sự thấm nước của đất
4


có tác dụng rất quan trọng trong việc hình thành cơ chế phát sinh dịng chảy.
Có nhiều mơ hình thấm nước của đất dựa vào việc đơn giản hóa quá trình vật
lý và các mơ hình kinh nghiệm, trong đó bao gồm mơ hình Green - Ampt
(1911), mơ hình Horton (1933, 1945), mơ hình Philip (1957, 1969) và mơ
hình cải tiến của nó là mơ hình Smith R E - Parlange J Y, (1978),…
Trên thế giới, dự án nghiên cứu đầu tiên về độ thấm nước của đất
được tiến hành bởi nhà khoa học Darcy. Năm 1856, ông giới thiệu luật với cái
tên là Luật của Darcy được sử dụng để tính tốn lượng nước hấp thụ vào đất
theo phương trình:

Q=
Trong đó: Q: lượng nước thấm xuống đất (cm3)
K: hệ số thấm (cm3)
T: thời gian thấm (phút)
H: áp suất chênh lệch của cột nước đầu và cuối.
L: chiều dài tính thấm của đường thấm (cm)
Ngoài ra định luật cũng được chỉ ra bởi phương trình vận tốc dịng chảy:
V=K.I
Trong đó: V: vận tốc dòng chảy (mm / giây, cm / phút, m / ngày)
I = h / L. H: áp suất chênh lệch của cột nước đầu và cuối.
L: chiều dài tính thấm của đường thấm (cm).
Như vậy, vận tốc thấm cũng tỷ lệ bậc nhất với gradien áp lực. Trong
qúa trình xác định vận tốc thấm V , lưu lượng Q được tính cho tồn bộ mặt
cắt, bao gồm khơng những diện tích lỗ rỗng nước có thể chảy qua được mà
cịn cả diện tích các hạt đất, nước khơng thể chảy qua được. Do đó, vận tốc
thấm chỉ là một khái niệm thuỷ lực được đưa ra với giả thiết mơi trường thấm
là liên tục để có thể sử dụng các phương trình của thuỷ lực học.
Ngồi ra cịn có định luật thấm phi tuyến là: Trong mơi trường thấm có
lỗ rỗng lớn (đá karst hóa, cuội, sỏi...) và khi gradien áp lực thấm quá lớn sẽ
5


xuất hiện thấm rối, vận tốc thấm được xác định theo định luật của
Kratnoponxki :
V = K.
Khi thấm vận tốc thấm lỷ lệ thuận bậc 1/2 với gradien áp lực. Nếu tầng
đất đá có sự khơng đồng nhất lớn về tính thấm như có các tầng đá karst hố
xen kẽ tầng đá kém nứt nẻ thì dịng thấm khá phức tạp. Trong trường hợp
tổng quát, theo Đuypuy (Dupuit), giữa vận tốc thấm và gradien áp lực có quan
hệ bậc 2 như sau :

I = av + bV2
Trong đó : a và b là hệ số phụ thuộc vào dạng chuyển động của nước.
Nghiên cứu của Bras (1990) về quy luật thấm của đất đã chỉ ra rằng
trong điều kiện bình thường tốc độ thấm của đất suy giảm theo dạng dạng
đường cong. Tốc độ thấm của đất thường đạt giá trị lớn nhất trong thời gian
đầu và suy giảm dần trong thời gian tiếp theo cho tới giá trị ổn định.
MacDonald và cộng sự (2000) lại chỉ rõ sự thay đổi tốc độ thấm của đất ở các
loại đất khác nhau. Tốc độ thấm của đất lớn nhất ở đất cát, nhỏ hơn ở đất thịt
và nhỏ nhất với đất sét. Cụ thể đất tốc độ thấm của đất sét chỉ đạt 2x10-7 m/s,
tốc độ thấm của đất thịt là 2x10-6 m/s, trong khi đất cát có thể đạt tới 8.3x106 m/s. Đất cát tuy giữ nước tốt nhất nhưng khả năng giữ nước lại hạn chế
nhất. Vì thế lượng nước có giá trị cho cây sử dụng lại thấp nhất. Cũng trong
nghiên cứu này, tốc độ thấm của đất trong cùng một loại đất thì với loại hình
sử dụng đất là rừng trồng có tốc độ tấm tốt nhất và nhỏ hơn với đồng cỏ, nhỏ
nhất với đất trống.
Geeves (1995) đã sử dụng phương pháp vịng đơi để nghiên cứu khả
năng thấm của đất. Ơng đưa ra cơng thức tính lượng nước thấm vào đất như
sau: IR (infiltration rate) = độ sâu x 10.
Nếu tốc độ thấm lớn hơn 1cm/6 phút thì cơng thức tính IR = 600/time
(trong đó thời gian tính bằng phút). Trên cơ sở tốc độ thấm nước trong 1 giờ
(mm/h), Geeves đã phân chia thành các loại kết cấu đất theo bảng sau:
6


Bảng 1.1. Phân chia các loại kết cấu đất dựa vào mức thấm nước
Mức thấm (mm/h)

Kết cấu đất

0 - 10


Rất kém

10 - 30

Kém

30 - 70

Vừa phải

> 70

Rất tốt

(Nguyễn Thị Thúy Hường, 2009)
Theo hướng sử dụng vòng đo thấm, Lee Macdolnald đã đưa ra vài kết
luận: kết quả nghiên cứu chịu ảnh hưởng của hiệu ứng bờ tức là nước bị thấm
ra ngồi phạm vi vịng thấm, kích thước của vịng thấm ảnh hưởng tới ảnh
hưởng tới khả năng thấm. Nghiên cứu khả năng thấm nước ở hầu hết các loại
đất với độ cao mực nước là 5cm, tác giả đã xây dựng bảng đánh giá ảnh
hưởng của kích thước vịng thấm tới hệ số dẫn thủy như sau:
Bảng 1.2. Đánh giá ảnh hưởng của kích thước vịng thấm tới hệ số dẫn thủy
Đƣờng kính vịng sắt (cm)

Hệ số dẫn thủy Ks (cm/h)

10

2,7


20

2,2

40

1,8

80

1,5

120

1,3

(Nguồn: Lee Macdonald, 2003)
7


Lee Macdonald (2003), loại đất có ảnh hưởng tới hệ số dẫn thủy, tác
giả đã thiết lập bảng đánh giá ảnh hưởng của các loại đất tới hệ số dẫn thủy:
Bảng 1.3. Đánh giá ảnh hưởng của các loại đất tới hệ số dẫn thủy
Loại đất

Hệ số dẫn thủy Ks (cm/h)

Đất cát, sỏi

1,3


Đất nông nghiệp

1,6

Bùn, đất sét

2,3

Đất đã bị chai cứng

5,7

(Nguồn: Lee Macdonald, 2003)
Hệ số dẫn thủy của đất còn phụ thuộc vào chiều cao của cột nước trong vòng
đo thấm. Tác giả đưa ra 4 mực nước là 5, 10, 20, 40 với hệ số thủy dẫn tương
ứng là 1,6; 1,8; 2,3; 3,2.
Một trong những cơng trình nghiên cứu tồn diện phải kể đến cơng
trình của Moltranov tiến hành tại Liên Xô. Tác giả này đã nghiên cứu khá tỉ
mỉ về khả năng thấm và giữ nước của đất rừng, sự khác biệt về lượng nước bị
giữ lại ở trên các tán rừng, lượng nước chảy men thân cây, lượng mưa dưới
tán rừng. Tác giả khả định ngay rằng ở những nơi có độ dốc 25-300, đất rừng
vẫn có khả năng chuyển nước chảy mặt thành nước ngầm. Hiệu quả làm khô
đất của cây rừng ở Liên Xô không chỉ thấy trên các vùng đầm lầy mà còn ở
những khu vực có lượng mưa thấp như các vùng Trung Á. Kết quả nghiên
cứu của Moltranov có ý nghĩa khơng chỉ trong công tác xây dựng tiêu chuẩn
rừng giữ nước mà cịn trong lĩnh vực nghiên cứu hình thành và phương pháp
nghiên cứu thủy văn rừng.
Miyata và cộng sự (2010) lại chỉ rõ sự ảnh hưởng của độ ẩm đất tới tốc
độ thấm của đất. Tác giả đã quan sát đặc điểm dịng chảy và đặc tính thấm của

8


đất cho nhiều trận mưa khác nhau. Trên cơ sở số liệu thu thập được, tác giả đã
xác định được thường với điều kiện đất khơ thì tốc độ thấm của đất có xu
hướng cao hơn, trong khi đó đất ướt thì tốc độ thấm có xu hướng giảm. Từ
những nghiên cứu đó cho thấy chủ đề về đặc tính thấm của đất đã được thực
hiện tương đối phổ biến trên thế giới, với các phương pháp khác khác nhau
như vòng đo tốc độ thấm, dựa vào quan sát trên các ơ dạng bản và dùng mơ
hình mơ phỏng. Vì vậy cần phải có thêm nhiều nghiên cứu để làm rõ hơn về
các quy luật thấm của đất trong điều kiện các loại hình che phủ khác nhau
nhằm tăng cường cho quản lý tài nguyên đất nước.
1.3.

Các nghiên cứu ở Việt Nam
Tại Việt Nam, cho đến nay chưa có nhiều nghiên cứu tập trung vào đặc

điểm thấm nước của đất. Hầu hết các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào thủy
văn, xói mịn và dịng chảy bề mặt. Một số nghiên cứu liên quan về tốc độ
thấm và lượng mưa, cường độ mưa và độ ẩm ảnh hưởng tính thấm nước của
đất. Theo Nguyễn Ngọc Lung và các đồng nghiệp (1995), tính thấm nước của
đất ảnh hưởng lớn đến sự xói mịn và dịng chảy. Trong một số nghiên cứu
khác của Bùi Nganh (1977), Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997), cho
thấy nếu mật độ rừng càng cao thì lượng nước thấm xuống đất càng lớn thì
càng giảm được xói mịn và dịng chảy mặt. Kết quả nghiên cứu của Diêu Hoa
Hạ (1989), Thẩm Băng và Nông Tấn (1992) và Trần Huệ Tuyền (1994) cho
thấy đất rừng có độ hổng mao quản lớn thì tốc độ thấm nước sẽ tăng lên và có
thể mơ phỏng q trình thấm nước của đất rừng theo mơ hình Phillip.
Nhìn từ góc độ hình thành dịng chảy nếu như khơng có con đường ưu
tiên vận động của nước trong đất (dòng ưu tiên), sẽ khơng có khả năng hình

thành dịng chảy mạch nước ngầm, dòng chảy tốc độ nhanh trong đất, dòng
chảy lưu vực ...(Đỗ Đình Sâm và cộng sự, 2002). Nguyễn Viết Phổ (1992),
Phạm Ngọc Dũng ( 1993). Các tác giả khẳng định, ở nước ta cây rừng có khả
năng tiêu thụ một lượng nước rất lớn. Đồng thời còn khẳng định đất rừng
cũng là một nhân tố ảnh hưởng rất rõ nét đến vận tốc thấm. Sự khác nhau về
9


tính chất đất, chủ yếu là tính chất vật lý của các loại đất sẽ ảnh hưởng trực
tiếp đến quá trình thấm nước của đất. Nguyễn Ngọc Lung (1992) đã dựa vào
mức độ thấm, thốt hơi và sự thối hóa của các loại đất để cho điểm và đánh
giá vai trị ảnh hưởng của các nhân tố đất đến tính thấm.
Bên cạnh đó, theo Phạm Văn Điển (2006) và Phạm Đức Tuấn (2008),
trong nghiên cứu đặc trưng thấm nước của đất dưới một số trạng thái thảm
thực vật ở vùng hồ thủy điện Hịa Bình đã xây dựng 45 OTC định vị (20012004), dưới 10 trạng thái thảm thực vật thuộc 4 nhóm (trảng cỏ, trảng cây bụi,
rừng trồng và rừng tự nhiên). Các tác giả đã xác định được: tốc độ thấm ban
đầu, tốc độ thấm nước ổn định và thời gian đạt tốc độ thấm ổn định, quá trình
thấm nước, lượng nước thấm và ảnh hưởng của một số nhân tố quan trọng tới
đặc trưng thấm nước, bằng cách thực hiện các phương pháp thí nghiệm thấm
nước với vòng đo thấm. Kết quả nghiên cứu cho thấy đất dưới các trạng thái
rừng ở địa bàn nghiên cứu có tốc độ thấm nước cao, tốc độ thấm nước ban
đầu từ 6,7 - 15,2 mm/phút, tốc độ thấm nước ổn định từ 2,5 - 8 mm/phút. Tốc
độ thấm nước của đất có liên quan chặt chẽ với độ xốp, độ dày và độ ẩm của
tầng đất. Tác giả đã mô phỏng q trình thấm nước của đất rừng bằng mơ
hình Horton và mơ hình Phillip, trong đó mơ hình Phillip mơ tả q trình
thấm nước tốt hơn.
Nghiên cứu đặc điểm thấm nước của đất dưới 7 loại hình sử dụng đất
của TS.Bùi Xuân Dũng (2016), gồm rừng trồng hỗn loài (Thơng- Keo; Bạch
Đàn-Keo), rừng trồng thuần lồi (Keo tai tượng, Keo lá tràm, Thông), trảng
cỏ-cây bụi và đất trống với 50 lần đo khác nhau vào nhiều thời điểm khác

nhau. Sử dụng vòng khuyên đơn để đo tốc độ thấm của đất đề tài thu được kết
quả: Đặc điểm thấm nước của các loại loại hình sử dụng đất tại núi Luốt tuân
theo quy luật đạt giá trị cao nhất ở thời gian đầu và suy giảm dần theo thời
gian. Tốc độ thấm ban đầu dao động từ 8.9 - 24.8. Tốc độ thấm ổn định dao
động từ 1.1 – 9.7. Ngoài ra, sức thấm nước trong 1 giờ của các loại hình sử
dụng đất là rất lớn, dao động từ 204 mm/giờ (đất trống) tới 809 mm/giờ (Keo
10


lá tràm). Tốc độ thấm ban đầu của các loại hình sử dụng đất có xu hướng phụ
thuộc vào độ ẩm của lớp đất mặt với mức độ quan hệ trung bình (r=0.4). Khi
độ ẩm lớn thì tốc độ thấm ban đầu có xu hướng giảm.
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về tính thấm nước của đất bắt đầu vào
năm 1970 và đã được gia tăng vào năm 1990. Tuy nhiên, đây là một vấn đề
tương đối mới và chưa được nghiên cứu nhiều. Cơng trình nghiên cứu ở Tứ
Quận, Tun Quang của bộ mơn khí tượng thủy văn rừng (Phạm Văn Điển,
2006) tập trung chủ yếu vào việc tìm hiểu lượng nước chảy bề mặt và lượng
đất xói mịn dưới tán rừng bồ đề trồng thuần loài đều tuổi trong khoảng thời
gian 3 năm (1974 - 1976). Theo Hoàng Văn Thế (1986) khả năng bốc hơi vật
lý là khả năng bốc hơi từ đất trần còn gọi là bốc hơi từ đất trần còn gọi là bốc
hơi khoảng trống, nó phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết, địa hình
(Nguyễn Thị Thúy Hường, 2009).
Lê Đăng Giảng và Nguyễn Thị Hoài Thu đã tổng kết kết quả nghiên
cứu về khả năng giữ nước, điều tiết dòng chảy của rừng thứ sinh hỗn giao lá
rộng tại núi Tiên, Hữu Lũng, Lạng Sơn (Nguyễn Thị Thúy Hường, 2009).
Theo Trần Kông Tấu, Ngơ Văn Phụ, Hồng Văn Huầy khả năng giữ nước của
đất có quan hệ chặt chẽ với thành phần cơ giới đất. Đất càng có thành phần cơ
giới nặng thì khả năng giữ nước và độ trữ ẩm cực đại càng lớn (Trần Kông
Tấu và cộng sự, 1986).
Theo thứ tự có thể xếp loại khả năng giữ nước của loại đất chính ở Việt Nam

như sau: Ferralsols > Acrisols (trên gơnai) > Acrisols (trên phù sa cổ).
Sự vận động ẩm trong đất chưa bão hòa đã được Phạm Thịnh và
Nguyễn Quang Kim mô phỏng bằng phần mềm Reproduce. Phần mềm này đã
mô phỏng được sự biến đổi độ ẩm đất trong đất trồng cây theo phương thẳng
đứng. Kết quả đã đưa ra được phương trình cân bằng nước trong mỗi lớp đất:
Qi.∆t - (E + Ti) = ∆θi - hi (i = 1)
(qi-1 - qi). ∆t + Ti. ∆t = θi - hi (i = 2N)

11


Phần mềm trên đã kể đến nhiều yếu tố có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình
biến đổi độ ẩm trong đất như đặc tính vật lý của đất, loại cây trồng và thời kỳ
sinh trưởng, cường độ thoát hơi nước và chiều sâu mực nước ngầm (Nguyễn
Thị Bích Ngọc, 2005).
Ngồi những cơng trình nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến khả
năng thấm và giữ nước của đất rừng, cịn có một số các cơng trình nghiên cứu
các biện pháp nâng cao khả năng giữ nước của đất rừng. Năm 1997, kết quả
nghiên cứu của Phùng Văn Khoa về đặc điểm thủy văn rừng thông qua đuôi
ngựa (Pinus massaniana) tại núi Luốt, Xuân Mai - Hà Tây đã đi đến một số
nhận xét sau: (1) Lượng nước bốc hơi từ mặt đất biến động từ 30 - 35%, phụ
thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm khơng khí dưới tán rừng. (2) Lượng nước chảy
bề mặt chiếm từ 3 - 5% và phụ thuộc chặt chẽ vào độ che phủ của cây bụi
thảm tươi. (3) Lượng nước còn lại trong đất chiếm xấp xỉ 10 - 15%. (Phùng
Văn Khoa, 1997). Một số nghiên cứu cho rằng khi độ ẩm đất lớn thì bốc hơi
chủ yếu là nước liên kết lỏng của đất, năng lượng để bốc hơi một đơn vị thể
tích nước xấp xỉ bằng năng lượng bốc hơi một đơn vị thể tích trên mặt thống
tự do. Ngược lại khi độ ẩm giảm thì lượng nước bốc hơi cũng giảm theo cho
đến khi độ ẩm đất giảm đến trị số cây héo thì lượng bốc hơi thực tế trở lên
không đáng kể nữa (thường dưới 1 mm/ngày). Dựa vào kết quả nghiên cứu

trên người ta đã xây dựng công cụ để dự báo được lượng nước bốc hơi thực tế
tương ứng với các trị số ẩm khác nhau trong đất. Điều này cho phép việc tính
tốn chế độ tưới cho hoa màu và cây công nghiệp.
Phạm Văn Điển đã sử dụng nhân tố nhiệt độ (T) và độ ẩm khơng khí
(V) làm nhân tố chủ đạo có ảnh hưởng tới bốc hơi nước mặt đất, cho thấy
nhiệt độ (T) và độ ẩm (V) là nhân tố chủ đạo ảnh hưởng tới bốc hơi mặt đất.
Tác giả đã xây dựng được cả phương trình tương quan để xác định lượng hơi
nước bốc hơi vật lý từ đất trong cả thời kỳ, phương trình có dạng: E = 0,0576
+ 7,18 (T/V)2 với hệ số tương quan rất cao (r = 0,908). Từ đó xây dựng các

12


phương trình tương quan để dự đốn lượng nước bốc hơi vật lý từ đất trong
các thời kỳ (Phạm Văn Điển, 2006)[3].
Điển hình là cơng tác nghiên cứu trên đất cát của Chi cục Thủy lợi Bình
Thuận phối hợp với Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh (Vũ Văn
Tuấn, 1997) trong 2 năm tại khu vực Suối Tiên và khu vực thơn Giếng. Kết
quả nói chung cho thấy nước mưa là nguồn nước chính của con suối này, mỗi
năm trung bình chỉ có 31,5mm nước mưa ngấm vào đất tạo thành nước ngầm,
mà nước ngầm là lượng nước được tích giữ lại nhiều nhất trong đất. Nên để
tăng lượng nước ngầm trong đất cần làm tăng nguồn nước mưa cho khu vực.
Các nhà khoa học bằng phương hướng thiết lập các cơng trình thu nước rộng
khắp vùng thượng lưu suối Tiên đã cho kết quả khá thành công. Kết quả là
khu vực sát lịng suối Tiên về phía hạ lưu tăng mực nước ngầm từ 2 - 6m
(trong 3 năm) và 3 - 7,5 m (sau 10 năm). Hay kết quả nghiên cứu tại khu vực
hai thôn (Giếng Triền và Hồng Phong) cũng bằng phương án bổ sung nguồn
nước mưa trên toàn khu vực cụ thể là xây dựng hệ thống liên hồ gồm 33 hồ
trữ nước, dung tích 4500m3/hồ và trồng 157km cỏ Vetiver (là loại cây trồng
mới có nhiều ưu điểm, có thể sinh trưởng trên mọi loại đất và có bộ rễ mọc

thẳng xuống mặt đất ít nhất là 3m, làm thành "Đường chắn ngầm sinh học ")
đã làm giảm lượng nước mặt chảy đi và tăng nguồn nước ngầm của khu vực
(dự kiến, sau 9 năm mực nước ngầm của vùng này sẽ dâng cao thêm từ 3,5 8m).
Nhìn chung, nghiên cứu về khả năng thấm nước của đất ở nước ta thực
hiện theo 3 hướng. Thứ nhất, sử dụng mưa tự nhiên, theo cách này một số tác
giả đo đồng thời ba yếu tố lượng mưa, dịng chảy bề mặt và bốc thốt hơi
nước. Lượng nước thấm lúc này được tính là hiệu số giữa lượng mưa và dịng
chảy mặt với bốc thốt hơi. Hướng tiếp theo là sử dụng mưa nhân tạo, lượng
nước thấm lúc này cũng được tính bằng hiệu số giữa lượng nước cung cấp và
lượng nước chảy bề mặt. Hướng thứ ba chính là sử dụng vịng đo thấm.
Nghiên cứu theo hướng thứ nhất có ưu điểm là phản ánh đúng ảnh hưởng của
13


lượng mưa tới lượng nước thấm của đất. Tuy nhiên khi thực hiện gặp nhiều
khó khăn. Bởi lẽ nếu muốn kết quả chính xác thì số liệu phải được thu thập
ngay sau khi mưa, mà điều này đôi khi không đơn giản. Hơn nữa, số liệu chỉ
chính xác khi vũ kế hoặc vũ kí được đặt ngay tại điểm đo thấm, trong khi đó
việc giữ gìn, bảo quản tại hiện trường các thiết bị này gặp khơng ít khó khăn.
Mặt khác, bố trí thí nghiệm theo cách này khá bị động về thời gian. Khác với
các nước tiên tiến trên thế giới, ở Việt Nam việc sử dụng thiết bị mưa nhân
tạo trong nghiên cứu về thủy văn rừng nói chung và nghiên cứu về tính thấm
của đất nói riêng chưa thực sự phổ biến. Sử dụng vòng đo thấm hay còn gọi là
ống vòng khuyên là cách phổ biến trong nghiên cứu khả năng thấm nước của
đất tại Việt Nam. Vì lý do khác nhau mà cho đến nay, vẫn chưa có cơng trình
khoa học nào nghiên cứu một cách có hệ thống và đồng bộ về đặc trưng thấm
và giữ nước của đất rừng ở Việt Nam. Phần lớn vấn đề này mới được thực
hiện ở mức độ nhất định, thường được gắn liền với nghiên cứu xói mòn đất và
tập trung nhiều ở rừng tự nhiên, mức độ định lượng còn chưa cao.


14


CHƢƠNG II
MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1. Mục tiêu chung
Đề tài góp phần cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm đề xuất giải
pháp quản lý bền vững tài nguyên đất và nước.
2.1.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá được đặc điểm thấm nước của đất dưới hai trạng thái rừng
trồng thuần lồi thơng và hỗn lồi tại núi Luốt.
- Xác định được ảnh hưởng của một số tính chất vật lý của đất đến tính
thấm nước.
- Đề xuất được một số giải pháp nhằm tăng khả năng thấm nước của đất
dưới hai trạng thái rừng trồng thuần lồi thơng và rừng trồng hỗn lồi.
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu đặc điểm thấm nước của đất dưới hai trạng thái rừng trồng
chính gồm:
- Rừng trồng hỗn giao nhiều lồi tại 2 vị trí: sườn đồi và chân đồi.
- Rừng trồng thuần lồi thơng tại 2 vị trí: sườn đồi và chân đồi.
- Phạm vi nghiên cứu: tại núi Luốt, trường Đại học Lâm Nghiệp, Xuân
Mai, Chương Mỹ, Hà Nội.
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu hiện trạng các loại hình sử dụng đất chính tại khu vực Núi
Luốt, trường Đại học Lâm Nghiệp.
- Đánh giá đặc điểm thấm nước của đất dưới hai trạng thái rừng trồng
thuần lồi thơng và hỗn lồi tại núi Luốt, trường Đại học Lâm Nghiệp.
- Xác định ảnh hưởng của một số tính chất vật lý của đất đến tính thấm

nước.

15


- Đề xuất một số giải pháp nhằm tăng khả năng thấm nước của đất dưới
hai trạng thái rừng trồng chính.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Nghiên cứu hiện trạng các loại hình sử dụng đất chính tại khu vực
Núi Luốt, trường Đại học Lâm Nghiệp.
- Phương pháp kế thừa số liệu và quan sát ngoài thực địa. Các số liệu
thu thập được bao gồm:
+ Các dữ liệu hình ảnh vệ tinh, bản đồ khu vực núi Luốt, trường Đại
học Lâm nghiệp do Bộ môn Đo đạc bản đồ của trường Đại học Lâm nghiệp
cung cấp.
+ Các thông tin số liệu về đặc điểm, diện tích và phân bố của hai trạng
thái rừng trồng thuần lồi thơng và rừng trồng hỗn loài tại núi Luốt, trường
Đại học Lâm Nghiệp được thu thập từ các đề tài nghiên cứu trước đó và từ
thư viện trường.
2.4.2. Đánh giá đặc điểm thấm nước của đất dưới hai trạng thái rừng trồng
thuần lồi thơng và rừng trồng hỗn lồi.

Hình 2.1. Vị trí đo tốc độ thấm ở núi Luốt
16


Các loại hình đất được sử dụng để đo tốc độ thấm bao gồm: sườn đồi
của rừng hỗn loài (vị trí 1), chân đồi của rừng hỗn lồi (vị trí 2), sườn đồi của
rừng thơng (vị trí 3), chân đồi của rừng thơng (vị trí 4).


Hình 2.2. Địa điểm đo tốc độ thấm

17