Nghiên cứu sử dụng viễn thám rs và hệ thống thông tin địa lý gis để đánh giá xói

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRẦN QUỐC VINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VIỄN THÁM (RS) VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ðỊA LÝ (GIS) ðỂ ðÁNH GIÁ XÓI MÒN ðẤT HUYỆN TAM NÔNG TỈNH PHÚ THỌ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Quy hoạch và sử dụng ñất nông nghiệp Mã số : 62 62 15 05 Người hướng dẫn khoa học: 1. ðào Châu Thu HÀ NỘI – 2012 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan luận án “Nghiên cứu sử dụng Viễn thám (RS) và Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS) ñể ñánh giá xói mòn ñất huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ" là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án này là trung thực, khách quan và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ trong quá trình thực hiện luận án này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc.

TÁC GIẢ LUẬN ÁN NCS. Trần Quốc Vinh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. i LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành công trình này, tôi nhận ñược sự giúp ñỡ tận tình của lãnh ñạo và các thầy cô Bộ Môn Khoa Học ñất, Bộ môn Trắc ñịa Bản ñồ và Thông tin ñịa lý - Khoa Tài nguyên và Môi trường, Viện ðào tạo Sau ðại học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội; Dự án EU-BORRASSUS cộng ñồng Châu Âu. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến: + GS.TSKH ðặng Hùng Võ - Khoa ðịa Lý Trường ðại học Tự nhiên - ðại học Quốc Gia Hà Nội, nguyên Thứ trưởng Bộ tài nguyên và Môi trường và PGS.

ðào Châu Thu – Hội khoa học ðất Việt Nam, những người thầy hướng dẫn hết mực nhiệt tình, ñã chỉ dạy cho tôi, ñộng viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Nguyễn Hữu Thành trưởng Bộ môn Khoa học ñất, khoa Tài nguyên và Môi trường, ðại học Nông nghiệp Hà nội, ñã tận tình giúp ñỡ, chỉ bảo tôi trong quá trình thực hiện ñề tài. Hoàng Tuấn Minh, ThS. Trịnh Quốc Thắng – Trung tâm ñiều tra ñánh giá ñất ñai, Bộ Tài nguyên và Môi trường ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình thu thập, xử lý dữ liệu.

+ Tập thể cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi trường, Phòng Nông nghiệp và PTNT huyện Tam Nông, UBND huyện Tam Nông ñã giúp ñỡ tôi rất nhiều trong thời gian tôi nghiên cứu tại ñịa bàn. Xin bày tỏ lòng biết ơn tới bố, mẹ ,vợ, các con, anh, chị, bạn bè ñã ñộng viên hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu này. TÁC GIẢ LUẬN ÁN Trần Quốc Vinh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. ii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các chữ viết tắt vi Danh mục các bảng vii Danh mục hình viii Danh mục biểu ñồ ix MỞ ðẦU 1 1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 2 Mục tiêu ñề tài 2 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2 4 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 5 Những ñóng góp mới của luận án 3 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1 Cơ sở lý luận của ñề tài 4 1.1 Cơ sở lý luận về vùng ñất gò ñồi 4 1.2 Cơ sở lý luận về xói mòn ñất 7 1.2 Tình hình nghiên cứu xói mòn ñất 32 1.1 Nghiên cứu xói mòn ñất trên thế giới 32 1.2 Nghiên cứu xói mòn ñất ở Việt Nam 35 1.3 Tình hình ứng dụng của viễn thám và GIS 40 1.1 Tình hình ứng dụng RS và GIS trên thế giới 40 1.2 Tình hình ứng dụng RS và GIS ở Việt Nam 42 Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46 2.1 Vật liệu nghiên cứu 46 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….1 Dữ liệu phi không gian 46 2.2 Dữ liệu không gian 46 2.2 Nội dung nghiên cứu 47 2.1 ðiều tra, ñánh giá ñiều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 47 2.2 Sử dụng viễn thám và GIS ñánh giá xói mòn ñất huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 47 2.3 Xây dựng mô hình thực nghiệm 47 2.4 ðề xuất một số mô hình chống xói mòn bảo vệ ñất dốc huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 47 2.3 Phương pháp nghiên cứu 47 2.1 Phương pháp ñiều tra, thu thập số liệu 47 2.2 Phương pháp ñánh giá xói mòn ñất 48 2.3 Phương pháp bố trí thực nghiệm 52 2.4 Phương pháp kiểm chứng 55 2.5 Phương pháp dự báo, ñánh giá 55 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 56 3.1 Khái quát ñiều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Tam Nông 56 3.1 ðiều kiện tự nhiên 56 3.2 Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội 64 3.3 Hiện trạng sử dụng ñất 68 3.4 ðánh giá chung về những thuận lợi, khó khăn của huyện Tam Nông 70 3.2 Thành lập bản ñồ xói mòn huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 72 3.1 Chuẩn hoá cơ sở dữ liệu bản ñồ 72 3.2 Bản ñồ hệ số xói mòn do mưa (R) 73 3.3 Bản ñồ hệ số kháng xói ñất (K) 77 3.4 Bản ñồ hệ số ảnh hưởng của ñịa hình ñến xói mòn ñất (LS) 79 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….5 Bản ñồ hệ số ảnh hưởng của lớp phủ thực vật ñến xói mòn ñất (C) 86 3.6 Bản ñồ hệ số ảnh hưởng của biện pháp canh tác ñến xói mòn ñất (P) 93 3.7 Xây dựng bản ñồ xói mòn tiềm năng và bản ñồ xói mòn ñất 95 3.3 Xây dựng mô hình thực nghiệm 101 3.1 Bố trí thực nghiệm 101 3.2 Kết quả ño và tính toán xói mòn ñất 102 3.4 ðề xuất một số mô hình chống xói mòn hiệu quả trên ñịa bàn huyện Tam Nông 106 3.1 Mô hình canh tác chuyên màu và cây công nghiệp ngắn ngày 107 3.2 Mô hình canh tác trồng cây ăn quả dài ngày trồng xen với các loại cây ăn quả ngắn ngày - cây hoa màu 110 3.3 Mô hình nông lâm kết hợp 112 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 116 1 Kết luận 116 2 Kiến nghị 118 Danh mục các công trình ñã công bố có liên quan ñến luận án 119 Tài liệu tham khảo 120 Phụ lục 131 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………….

v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Nội dung AEZ Vùng sinh thái nông nghiệp C Hệ số xói mòn do ảnh hưởng của lớp phủ thực vật CSDL Cơ sở dữ liệu DEM Mô hình số ñịa hình GIS Hệ thống thông tin ñịa lý GPS Hệ thống ñịnh vị toàn cầu ICRAF Tổ chức nông lâm nghiệp thế giới K Hệ số xói mòn do ñất KHTN Khoa học tự nhiên L Hệ số xói mòn do chiều dài sườn dốc MUSLE/RUSLE Phương trình mất ñất phổ dụng biến ñổi NDVI Chỉ số khác biệt thực vật P Hệ số xói mòn do ảnh hưởng của các biện pháp canh tác R Hệ số xói mòn do nước RS Viễn thám S Hệ số xói mòn do ñộ dốc SALT Kỹ thuật sử dụng ñất nông nghiệp trên ñất dốc SWAT Mô hình ñánh giá ñất và nước USLE Phương trình mất ñất phổ dụng WEPP Mô hình dự báo xói mòn ñất do nước Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Bảng tra hệ số P 51 3.1 Yếu tố lượng mưa tỉnh Phú Thọ 58 3.2 Bảng phân loại ñất ñồi huyện Tam Nông 60 3.3 Thống kê diện tích các loại ñất ñồi theo ñơn vị hành chính huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 62 3.4 Quy mô và tốc ñộ tăng giá trị sản xuất 2006 - 2010 65 3.5 Thực trạng phát triển dân số huyện Tam Nông 66 3.6 Lượng mưa trung bình năm của các trạm khí tượng 75 3.7 Diện tích các cấp ñộ dốc vùng gò ñồi huyện Tam Nông 80 3.8 Kết quả tính toán hệ số LS 84 3.9 Tọa ñộ các ñiểm khống chế ảnh 88 3.10 Kết quả tính toán hệ số xói mòn P 95 3.11 Mức ñộ xói mòn ñất do mưa huyện Tam Nông (TCVN 5299:2009) 96 3.12 Diện tích theo mức ñộ xói mòn các cấp ñộ dốc 96 3.13 Thống kê diện tích các loại ñất theo mức ñộ xói mòn 97 3.14 Thống kê diện tích theo mức ñộ xói mòn các xã huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 98 3.15 Kết quả xói mòn ñất trung bình năm 2008 xã Hương Nộn 103 3.16 Kết quả xói mòn ñất năm 2009, 2010 xã Hương Nộn 103 3.17 Kết quả xói mòn ñất năm 2009, 2010 thị trấn Hưng Hóa 104 3.18 Kết quả xói mòn ñất năm 2009, 2010 xã Dị Nậu 104 3.19 Hệ số xói mòn ñất tại các ñiểm thực nghiệm 105 3.20 So sánh kết quả ño xói mòn trung bình các năm với mô hình 105 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. vii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 2.1 Sử dụng mô hình RUSLE tính toán xói mòn bằng GIS 48 2.2 Bảng tra toán ñồ hệ số K của Wischmeier và Smith (1978) 50 2.3 Bể thực nghiệm khu vực nghiên cứu 53 3.1 Vị trí ñịa lý huyện Tam Nông 57 3.2 Bản ñồ ñất vùng gò ñồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 63 3.3 Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất năm 2008 huyện Tam Nông 69 3.4 Các bước tính toán hệ số R 74 3.5 Bản ñồ hệ số R vùng gò ñồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 76 3.6 Các bước thành lập bản ñồ hệ số K 77 3.7 Bản ñồ hệ số K vùng gò ñồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 78 3.8 Quy trình thành lập bản ñồ hệ số LS 79 3.9 Mô hình số ñộ cao DEM vùng gò ñồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 81 3.10 Bản ñồ ñộ dốc vùng gò ñồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 82 3.11 Xây dựng bản ñồ hướng dòng chảy (Flow direction) trong GIS 83 3.12 Xây dựng bản ñồ dòng chảy tích lũy (Flow Accumulation) trong GIS 83 3.13 Bản ñồ hệ số LS vùng gò ñồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 85 3.14 Quy trình thành lập bản ñồ hệ số C 87 3.15 Sai số hiệu chỉnh hình học ảnh 89 3.16 Ảnh vệ tinh Spot 5 huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 90 3.17 Bản ñồ chỉ số thực vật (NDVI) vùng gò ñồi huyện Tam Nông 91 3.18 Bản ñồ hệ số C vùng gò ñồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 92 3.19 Quy trình thành lập bản ñồ hệ số P 93 3.