Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Đánh giá hiệu quả sinh thái và kinh tế tiềm tàng của rừng phòng hộ đầu nguồn tại Hoà Bình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:120

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương hướng của đề tài là xác định những chỉ tiêu biểu thị hiệu quả sinh thái và kinh tế tiềm tàng của rừng phòng hộ đầu nguồn, thông qua khả năng hoặc lợi ích lớn nhất mà rừng có thể gây ảnh hưởng về sinh thái và kinh tế trong điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội hiện có. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Đánh giá hiệu quả sinh thái và kinh tế tiềm tàng của rừng phòng hộ đầu nguồn tại Hoà Bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ---------------------- DƯƠNG THANH HẢI ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SINH THÁI VÀ KINH TẾ TIỀM TÀNG CỦA RỪNG PHÒNG HỘ ĐẦU NGUỒN TẠI HOÀ BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2010
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, việc xác định đầy đủ giá trị của rừng, đặc biệt là giá trị sinh thái và giá trị kinh tế đã trở thành một vấn đề cần thiết và hấp dẫn trên khắp toàn cầu. Vấn đề này càng bức bách và chứa đựng tầm quan trọng nổi bật khi nguy cơ suy thoái môi trường và biến đổi khí hậu ngày càng rõ rệt ở nhiều nơi theo hướng bất lợi cho con người. Để xác định giá trị của rừng, một trong những hướng nghiên cứu thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học là đánh giá hiệu quả sinh thái và kinh tế tiềm tàng của rừng phòng hộ đầu nguồn - một loại rừng có diện tích khá lớn ở Việt Nam. Đối với rừng phòng hộ đầu nguồn, hiệu quả sinh thái được thể hiện rõ nét qua ảnh hưởng của nó đến nguồn nước, xói mòn đất và không khí, còn hiệu quả kinh tế được thể hiện thông qua khả năng cung cấp lâm sản hoặc dịch vụ môi trường rừng cho kinh doanh. Tất cả những khả năng này cần được biểu hiện thông qua những chỉ tiêu định lượng, có thể xác định để làm cơ sở cho việc so sánh, đánh giá và đề ra những giải pháp phù hợp nhằm phát huy tối đa các lợi ích của rừng. Mặc dù vậy, cho đến nay ở vùng phòng hộ đầu nguồn Hòa Bình, những nghiên cứu về vấn đề này còn rất hạn chế, ít ỏi và chưa được hệ thống. Điều này được thể hiện như sau: - Nghiên cứu đồng thời về hiệu quả sinh thái và kinh tế của rừng còn hạn chế. - Đối tượng rừng nghiên cứu còn ít, chưa lựa chọn đầy đủ các trạng thái thực bì rừng khác nhau, với các mức độ suy thoái, phục hồi hoặc diễn thế khác nhau. - Ít nghiên cứu định lượng, nên chưa đủ cơ sở khoa học cho việc so sánh, phân hạng rừng theo hiệu quả sinh thái và kinh tế.
2 Hạn chế này đã làm chậm tiến trình xác định giá trị dịch vụ môi trường rừng, lượng giá rừng, chưa thúc đẩy quá trình quản lý rừng bền vững ở khu vực. Để góp phần giải quyết vấn đề trên, đề tài “Đánh giá hiệu quả sinh thái và kinh tế tiềm tàng của rừng phòng hộ đầu nguồn tại Hoà Bình" đã được thực hiện. Phương hướng của đề tài là xác định những chỉ tiêu biểu thị hiệu quả sinh thái và kinh tế tiềm tàng của rừng phòng hộ đầu nguồn, thông qua khả năng hoặc lợi ích lớn nhất mà rừng có thể gây ảnh hưởng về sinh thái và kinh tế trong điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội hiện có, qua đó giảm thiểu tác động xấu đến môi trường của các hiện tượng diễn ra trong thiên nhiên hoặc mở ra cơ hội cho kinh doanh rừng. Vì nguồn lực nghiên cứu có hạn, sau khi xác định các chỉ tiêu biểu thị hiệu quả sinh thái và kinh tế tiềm tàng của rừng, đề tài chỉ so sánh và xếp hạng các trạng thái thảm thực vật theo hiệu quả sinh thái và kinh tế tiềm tàng bằng phương pháp đơn giản.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Ở Ngoài nước 1.1.1. Thành quả nghiên cứu 1.1.1.1. Nghiên cứu về hiệu quả giữ nước của rừng phòng hộ đầu nguồn Trên thế giới, việc nghiên cứu về hiệu quả giữ nước của rừng đã thu được nhiều thành quả, trong đó đáng chú ý là những thành quả có liên quan đến việc định lượng một số thành phần cân bằng nước trong hệ sinh thái rừng. a. Hiệu quả giữ nước của vật rơi rụng trong rừng Vật rơi rụng có khả năng ngăn giữ nước tương đối lớn, nên có tác dụng bổ sung nước cho đất và cung cấp nước cho thực vật (Vu Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. Ngoài ra, do vật rơi rụng có những lỗ hổng lớn và nhiều, nên lượng nước ngăn giữ bởi vật rơi rụng dễ dàng bốc hơi đi. Những nghiên cứu của Black và Kelliher (1989) (dẫn theo Vu Chí Dân & Vương Lễ Tiên (2001) [3] cho thấy, lượng nước bốc hơi từ vật rơi rụng của các kiểu rừng khác nhau chiếm khoảng 3 - 21% tổng lượng nước bốc hơi trên mặt đất rừng. Schaap và Bouten (1997) (dẫn theo Vu Chí Dân & Vương Lễ Tiên (2001) [3] đã sử dụng thiết bị đo lường Lysimeter để xác định lượng nước bốc hơi của vật rơi rụng, đồng thời dùng phương trình Penman - Monteith để mô phỏng tốc độ bốc hơi nước của vật rơi rụng và sự khác biệt của nhiệt độ không khí trên bề mặt của nó đến độ cao một mét, đã thu được kết quả tốt. b. Hiệu quả thấm và giữ nước của đất rừng Sự thấm nước của đất là một trong những vấn đề được nghiên cứu sâu rộng trong lĩnh vực thủy văn học, nó có tác dụng rất quan trọng trong việc hình thành cơ chế phát sinh dòng chảy. Nhìn chung, đất rừng có tốc độ thấm nước lớn hơn so với đất dưới các thảm thực vật khác, tốc độ thấm nước ổn định của đất rừng có thể đạt 800 mm/giờ trở lên (Dunne T, 1978) [43]. Theo
4 tác giả Trần Huệ Tuyền (1994) [35], đất rừng có độ hổng ngoài mao quản lớn, nên tốc độ thấm nước và lượng nước thấm của đất rừng tăng lên. Có thể mô phỏng quá trình nước thấm xuống đất rừng theo mô hình Philip (Diêu Hoa Hạ, 1989 [14]; Thẩm Băng và Nông Tấn, 1992 [1]). Lượng nước giữ trong đất rừng là một chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá hiệu quả nuôi dưỡng nguồn nước của rừng. Các nhà khoa học ở Trung Quốc thường dùng lượng nước bão hòa các lỗ hổng ngoài mao quản trong đất rừng để tính toán lượng nước thấm xuống đất. Theo các kết quả nghiên cứu, mỗi héc ta đất rừng có thể tích giữ được lượng nước 641 - 679 tấn/năm (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [12]. c. Hiệu quả phòng lũ của rừng FAO (1995) (dẫn từ Vũ Tấn Phương, 2009) [23] cho rằng, rừng có tác dụng rất quan trọng trong việc điều tiết dòng chảy, giảm lưu lượng nước mặt, góp phần làm giảm lũ lụt. Tuy nhiên, cần phải nhấn mạnh rằng, lũ lụt là một hiện tượng tự nhiên mà trong đó những dòng sông xả nước thừa sau những trận mưa lớn. Đối với những lưu vực nhỏ, người ta thấy rất rõ rằng độ che phủ của rừng có thể làm giảm thiểu lượng nước lũ chảy xuống hạ lưu. Đối với những trận lũ có sức tàn phá rất lớn thì dường như chưa có cơ sở khoa học để xem xét sự liên quan của chúng đến mất rừng - trong những điều kiện khí hậu đó, đặc biệt là tổng lượng mưa năm và tần suất xuất hiện của những trận bão lớn là những nhân tố rất quan trọng. 1.1.1.2. Nghiên cứu hiệu quả bảo vệ, cải tạo đất của thảm thực vật rừng a. Nghiên cứu về xói mòn đất Công trình nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất và dòng chảy được thực hiện bởi nhà bác học Volni người Đức trong thời kỳ 1877 đến 1885 (Hudson N, 1981 [17]). Trong công trình này, Volni đã nghiên cứu ảnh hưởng của loại
5 đất và độ dốc mặt đất tới dòng chảy và xói mòn đất. Tuy nhiên, phần lớn các kết luận chưa được định lượng một cách rõ ràng. Bằng các thí nghiệm trong phòng, Ellison (dẫn theo Hudson N, 1981 [17]) là người đầu tiên phát hiện ra vai trò của lớp phủ thực vật trong việc hạn chế xói mòn đất và vai trò cực kỳ quan trọng của hạt mưa rơi đối với xói mòn. Phát hiện của Ellison đã mở ra phương hướng sử dụng cấu trúc thảm thực vật trong các biện pháp chống xói mòn nhằm bảo vệ độ phì của đất. Các nghiên cứu xói mòn bắt đầu chuyển sang nghiên cứu định lượng, xác định cơ chế xói mòn, tìm công thức toán học để mô phỏng quá trình xói mòn. Nhờ các phương tiện hiện đại, người ta đã nghiên cứu xói mòn không chỉ trong điều kiện tự nhiên mà cả trong điều kiện nhân tạo (mưa nhân tạo, độ dốc nhân tạo, độ che phủ nhân tạo). Kết quả nghiên cứu của G. Fiebiger (1993) [44] xác nhận rằng, nguy cơ xói mòn đất dưới tầng cây gỗ có thể tăng lên do giọt mưa dưới tán rừng có kích thước lớn hơn. Những loài cây có phiến lá to (như lá Tếch - Tectona grandis) thường tạo ra các giọt nước ngưng đọng với kích thước lớn, nên khi rơi từ tán lá trên cao xuống sẽ có sức công phá bề mặt đất lớn hơn so với sức công phá của giọt mưa tự nhiên trên đất trống. Loài Albizzia falcataria với tầng tán cao 20 m so với mặt đất, tạo ra giọt mưa có năng lượng gây xói mòn bằng 102% so với năng lượng của giọt mưa ở nơi trống. Loài Anthocephalus chinensis với phiến lá to và tầng tán cao 10 m, lại tạo nên những hạt nước rơi có năng lượng gây xói mòn bằng 147% so với năng lượng của hạt mưa rơi tự nhiên (G. Fiebiger, 1993) [44]. Vì vậy, một trong những tiêu chí chọn loại cây trồng rừng phòng hộ đầu nguồn ở vùng nhiệt đới là chọn cây có tán lá dày rậm nhưng có phiến lá nhỏ, càng nhỏ càng tốt. Những nghiên cứu khác cho thấy rằng, cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng có vai trò rất lớn trong việc hạn
6 chế xói mòn đất. Nếu chúng bị phá trụi hoặc bị lấy đi khỏi đất rừng thì tác dụng hạn chế xói mòn đất của rừng sẽ giảm. b. Nghiên cứu về khả năng làm tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất của rừng Độ phì của đất đóng vai trò cực kỳ quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và năng suất cây trồng. Ngược lại các loài cây khác nhau cũng có ảnh hưởng khác nhau đến độ phì đất. Trong những năm gần đây có một số công trình nghiên cứu cụ thể về vấn đề này và mới chỉ nghiên cứu cho từng đối tượng cây trồng cụ thể. Mối quan hệ giữa sinh trưởng của Tếch (Tectona grandis) và một số yếu tố đất được xây dựng thông qua phương trình: R = 1/3 (P x S) (Week, 1970) [48], trong đó R là lượng tăng trưởng hàng năm (m3/ha); P là độ dày của tầng đất (cm) và S là độ no bazơ (mg/100 đất). Chakraborty. R. N và Chakraborty. D (1989) [40] đã nghiên cứu về sự thay đổi tính chất đất dưới rừng Keo lá tràm ở các tuổi 2, 3 và 4, các tác giả cho rằng rừng trồng Keo lá tràm cải thiện đáng kể một số tính chất độ phì đất như độ chua của đất biến đổi 5,9 - 7,6; khả năng giữ nước của đất tăng từ 22,9% lên 32,7%, chất hữu cơ tăng từ 0,81% lên 2,70%, đạm tăng từ 0,36 lên 0,50% và đặc biệt màu sắc của đất cũng biến đổi một các rõ rệt từ màu nâu vàng sang màu nâu. Ohta (1993) [46] nghiên cứu về sự thay đổi tính chất đất do việc trồng rừng Keo lá tràm ở vùng Pantabagan, Philippin. Tác giả đã xem xét sự biến đổi tính chất đất dưới rừng Keo lá tràm 5 năm tuổi và rừng Thông ba lá 8 tuổi trồng trên đất thoái hoá nghèo kiệt. Kết quả của tác giả cho thấy trồng rừng đã làm thay đổi dung trọng và độ xốp của đất ở tầng 0 – 5 cm theo hướng tích cực. Tuy nhiên, lượng Ca2+ ở tầng đất mặt dưới 2 loại rừng lại thấp hơn so với đối chứng (đất trống).
7 Trong những năm gần đây, Trung tâm Lâm nghiệp Quốc tế (CIFOR) đã nghiên cứu về quản lý lập địa và sản lượng rừng cho trồng rừng ở các nước nhiệt đới. CIFOR đã tiến hành nghiên cứu trên các đối tượng là bạch đàn, thông, keo trồng thuần loại trên các lập địa khác nhau ở các nước Congo, Brazil, Nam Phi, Indonesia, Trung Quốc và Ấn Độ. Kết quả nghiên cứu cho thấy các biện pháp xử lý lập địa khác nhau và các loài cây trồng khác nhau đã có ảnh hưởng rất khác nhau đến độ phì của đất, cân bằng nước, sự phân huỷ thảm thực vật và chu trình dinh dưỡng khoáng (CIFOR, 1999) [41], [42]. c. Hiệu quả của rừng trong việc làm giảm hàm lượng chất rắn gây ô nhiễm Kết quả quan trắc trên lưu vực nhỏ rừng Thông đỏ (6 ha) núi đá hóa cương (đá Granit) ở huyện Từ Hạ, Nhật Bản cho thấy, hàm lượng thành phần các chất hóa học của dòng chảy đã phát sinh nhiều biến đổi trong quá trình từ khi nước lọt qua tán rừng hoặc chảy xuống dọc theo thân cây, sau đó tuồn ra các khe suối. Hàm lượng của các chất Na, K, Ca, Mg, P và đạm dạng Nitrate... của nước mưa dưới tán rừng và dòng chảy dọc theo thân cây đều có biểu hiện tăng lên, mà biên độ tăng lên ở dòng chảy dọc theo thân cây tương đối lớn, mức độ tăng lên của hàm lượng Na trong dòng chảy trên mặt đất cũng tương đối lớn, còn hàm lượng đạm Nitrate và đạm Amon lại giảm đi tương đối nhiều (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2009) [13]. 1.1.1.3. Nghiên cứu về hiệu quả tích tụ carbon của rừng Trong những năm gần đây các phương pháp nghiên cứu định lượng, xây dựng các mô hình dự báo sinh khối cây rừng đã được áp dụng thông qua các mối quan hệ giữa sinh khối cây với các nhân tố điều tra cơ bản, dễ đo đếm như đường kính ngang ngực, chiều cao cây, giúp cho việc dự đoán sinh khối được nhanh hơn, đỡ tốn kém hơn. Công trình nghiên cứu tương đối toàn diện và có hệ thống về lượng carbon tích lũy của rừng được thực hiện bởi Ilic
8 (2000) và Mc Kenzie (2001). Theo Mc Kenzie (2001), carbon trong hệ sinh thái rừng thường tập trung ở bốn bộ phận chính: Thảm thực vật còn sống trên mặt đất, vật rơi rụng, rễ cây và đất rừng. Việc xác định lượng carbon trong rừng thường được thực hiện thông qua xác định sinh khối rừng. Qua nghiên cứu các nhà khoa học đã cố gắng xác định quy mô của các vùng dự trữ carbon toàn cầu và sự đóng góp của rừng vào các vùng dự trữ cũng như những thay đổi về lượng carbon được dự trữ như: Bolin (1977); Post, Emanuel và cộng sự (1982); Detwiler và Hall (1988); Brown, Hall và cộng sự (1993); Dixon, Brown (1994); Malhi, Baldocchi (1999) (dẫn theo Võ Đại Hải và cộng sự, 2009) [15]. 1.1.1.4. Hiệu quả kinh tế của chức năng giữ nước, bảo vệ đất và tích tụ carbon Nghiên cứu về rừng đầu nguồn ở lưu vực sông ở Vân Nam - Trung Quốc liên quan đến khả năng giữ đất, nước và phân bón của rừng cho thấy giá trị này là khoảng 4.450,5 NDT (khoảng 8.455.855 VND, tỷ giá 1 NDT = 1.900 VNĐ) chiếm 87,9% trong khi đó giá trị trực tiếp (than củi, gỗ) là 528.5 NDT (khoảng 1.384.245 VNĐ) chiếm 12,1% (Chương Gia Binh, 2003) (dẫn theo Vũ Tấn Phương, 2009) [23]. Các nhà khoa học Trung Quốc đã khẳng định vai trò của rừng trong việc giữ đất và nước là lớn hơn nhiều so với giá trị kinh tế trực tiếp mà nó mang lại. Trần Huệ Tuyền (1994) [35] đã nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng vùng đầu nguồn hồ Tùng Hoa - Côn Minh (Trung Quốc) cho thấy, diện tích rừng đầu nguồn 60.000 ha, với độ tàn che 30% hàng năm giữ được khoảng 8,3 triệu mét khối nước. Với sự ra đời của Nghị định thư Kyoto, vai trò của rừng trong việc hấp thụ khí carboníc (CO2) đã được khẳng định. Một khu rừng nguyên sinh có thể hấp thu được 280 tấn carbon/ha và sẽ giải phóng 200 tấn carbon nếu bị
9 chuyển thành đất du canh du cư và sẽ giải phóng nhiều hơn một chút nếu được chuyển thành đồng cỏ hay đất nông nghiệp. Rừng trồng có thể hấp thụ khoảng 115 tấn carbon và con số này sẽ giảm từ 1/3 đến 1/4 khi rừng bị chuyển đổi sang canh tác nông nghiệp (Brown và Pearce, 1994) [39]. Theo Camille banh và Bruce Aylward (1994) giá trị hấp thụ CO 2 của các khu rừng tự nhiên nhiệt đới khoảng từ 500 - 2.000 USD/ha và giá trị này với rừng ôn đới được ước tính ở mức từ 100 - 300 USD (Zhang, 2000). Giá trị kinh tế về hấp thụ CO2 ở rừng Amazon được ước tính là 1.625 USD/ha/năm, trong đó rừng nguyên sinh là 4.000 - 4.400 USD/ha/năm, rừng thứ sinh là 1.000 - 3.000 USD/ha/năm và rừng thưa là 600 - 1.000 USD/ha/năm (dẫn theo Vũ Tấn Phương, 2009) [23]. 1.1.1.5. Nghiên cứu về giá trị kinh tế của thảm thực vật rừng Rừng có vai trò rất quan trọng đối với đời sống con người, đặc biệt là người dân và cộng đồng miền núi. Hai chức cơ bản của rừng là: (i) Cung cấp các sản phẩm trực tiếp như gỗ, củi, LSNG, …. và (ii) Cung cấp chức năng “sinh thái”, nghĩa là cung cấp các dịch vụ môi trường như duy trì, điều tiết nguồn nước cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, thủy điện, bảo vệ đất chống xói mòn, hấp thụ carbon, môi trường sống cho hệ động thực vật,... Trước đây, khái niệm về tổng giá trị kinh tế của rừng (Total Economic Value - TEV) được xem xét rất hạn hẹp. Các nhà kinh tế thường có xu hướng chỉ xem xét giá trị của rừng thông qua các lượng sản phẩm hữu hình mà rừng đã tạo ra để phục vụ cho các nhu cầu sản xuất và tiêu thụ của con người. Tuy nhiên, các sản phẩm có thể sử dụng trực tiếp này chỉ thể hiện được một phần nhỏ trong tổng giá trị của rừng. Trong thực tế, rừng đã tạo ra một lợi ích kinh tế vượt xa giá trị của các sản phẩm hữu hình đang được buôn bán chính thức trên thị trường. Dần dần, định nghĩa về giá trị kinh tế của rừng đã thay đổi.
10 Đến nay, khái niệm này đã trở thành một trong những khuôn khổ để xác định và phân loại các lợi ích của rừng. Muốn xem xét tổng giá trị của rừng phải xem xét toàn bộ giá trị của các nguồn tài nguyên, các dòng dịch vụ môi trường và các đặc tính của toàn bộ hệ sinh thái như một thể thống nhất. Tổng giá trị kinh tế của rừng được mô tả như sau: Theo mô hình này, tổng giá trị kinh tế của rừng bao gồm giá trị sử dụng và giá trị chưa sử dụng. Các giá trị của rừng được hiểu như sau: + Các giá trị sử dụng trực tiếp (Direct Use Value – DUV): Là giá trị của những nguyên liệu thô và những sản phẩm vật chất được sử dụng trực tiếp trong các hoạt động sản xuất, tiêu dùng và mua bán của con người như gỗ, củi, thức ăn, cây thuốc, vật liệu gien,... + Các giá trị sử dụng gián tiếp (Indirect Use Value – IUV): Là giá trị kinh tế của các dịch vụ môi trường và chức năng sinh thái mà rừng tạo ra như duy trì chất lượng nước, giữ dòng chảy, điều tiết lũ lụt, kiểm soát xói mòn, phòng hộ đầu nguồn, hấp thụ carbon,... + Các giá trị lựa chọn (Option Value – OP): Là giá trị hiện tại có thể chưa được biết đến của nguồn gien, các loài động vật hoang dã trong rừng và các chức năng sinh thái rừng khi chúng được đưa vào ứng dụng trong lĩnh vực giải trí, dược phẩm, nông nghiệp, trong tương lai. + Các giá trị để lại (Bequest Value – BV): Là những giá trị trực tiếp hoặc gián tiếp mà các thế hệ sau có cơ hội được sử dụng. + Các giá trị tồn tại (Existence Value – EV): Là giá trị nội tại đi kèm với sự tồn tại của các loài trong rừng và hệ sinh thái rừng mà không kể đến việc sử dụng trực tiếp như ý nghĩa về văn hoá, thẩm mỹ, di sản, kế thừa... Thực tế cũng cho thấy, giá trị của rừng là rất khác nhau tuỳ thuộc vào từng loại rừng và điều kiện cụ thể. Trong những năm qua, nhiều nghiên cứu đã tập trung xác định giá trị của rừng từ các khía cạnh khác nhau.
11 Có thể thấy, giá trị của rừng là rất to lớn mà đặc biệt là giá trị môi trường và dịch vụ môi trường của rừng. Giá trị môi trường và dịch vụ môi trường của rừng ngày càng được thừa nhận. Cơ cấu giá trị môi trường của rừng là: Hấp thụ carbon chiếm 27%; bảo tồn đa dạng sinh học chiếm 25%; bảo vệ đầu nguồn chiếm 21%; …. Các nhà khoa học đã ước lượng giá trị dịch vụ do hệ sinh thái rừng mang lại trên toàn trái đất là khoảng 33.000 tỷ USD/năm. (The World Bank Research Observe, 1998) [47]. 1.1.2. Những tồn tại chính Mặc dù đã thu được nhiều thành quả trong thời gian qua, nhưng việc nghiên cứu hiệu quả sinh thái và kinh tế của rừng trên thế giới vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề cấp bách cần được giải quyết. - Việc nghiên cứu định lượng hiệu quả sinh thái của rừng phòng hộ đầu nguồn còn hạn chế. Số lượng chỉ tiêu phản ánh hiệu quả giữ nước và bảo vệ đất của rừng phòng hộ còn ít. Còn thiếu nhiều dẫn liệu phản ánh hiệu quả bảo vệ độ phì đất, phòng chống ô nhiễm và sinh thái đất, hiệu quả tạo bể chứa carbon của đất rừng. - Còn khó khăn trong việc xác định phương pháp đánh giá hiệu quả tổng của rừng. Các nghiên cứu chỉ tập trung nhấn mạnh tầm quan trọng của rừng mà chưa tiền tệ hoá được các giá trị này, cũng như chưa đề xuất được một mô hình về thị trường chung cho đối tượng này. - Còn nghi vấn, tranh luận về hiệu quả sinh thái của rừng. Chẳng hạn rừng có làm tăng lượng mưa? Rừng có làm tăng lượng nước bốc thoát hơi hay không? Đây là những vấn đề chưa có giải đáp thỏa đáng.
12 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Thành quả nghiên cứu 1.2.1.1. Nghiên cứu về hiệu quả giữ nước của rừng Nghiên cứu vai trò giữ nước của rừng ở Việt Nam được bắt đầu vào những năm 1970 và đẩy mạnh vào đầu những năm 1990. Tuy vậy, đây vẫn còn là một vấn đề chưa được nghiên cứu nhiều. a. Hiệu quả giữ nước bởi vật rơi rụng trong rừng Phạm Văn Điển (1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2004, 2005, 2006, 2009) [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13] đã nghiên cứu đặc điểm thủy văn và khả năng giữ nước của một số thảm thực vật rừng tại xã Vầy Nưa và Tân Mai. Tác giả đã xác định tốc độ hút giữ nước của vật rơi rụng ở các trạng thái thảm thực vật khác nhau. Qua kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy: Tốc độ hút giữ nước lúc đầu của vật rơi rụng tương đối lớn, từ 0 - 15 phút đầu đạt tốc độ tối đa, sau đó theo thời gian lâu dần thì tốc độ hút giữ nước cũng dần dần giảm xuống, sau 24 giờ đồng hồ thì vật rơi rụng đạt tới lượng giữ nước tối đa và tốc độ hút giữ nước có xu thế tiến tới 0. Tốc độ hút giữ nước trong khoảng 0 - 15 phút đầu của vật rơi rụng lớn gấp hai lần tốc độ hút giữ nước trong khoảng thời gian 0 - 30 phút đầu. Về tốc độ hút giữ nước của các phần vật rơi rụng mà xét, tốc độ hút giữ nước của phần phân giải lớn hơn phần bán phân giải và phần chưa phân giải. Tại Hòa Bình đây là công trình đầu tiên về lượng nước hút giữ bởi vật rơi rụng trong rừng. b. Hiệu quả thấm và giữ nước của đất rừng Các công trình nghiên cứu về khả năng thấm và giữ nước của đất rừng tuy còn mới mẻ nhưng đã đạt được một số thành công như việc phát triển từng bước phương pháp nghiên cứu định lượng, mang tính hệ thống, góp phần
13 quan trọng tạo dựng cơ sở khoa học cho việc xây dựng các khu rừng phòng hộ đầu nguồn ở nước ta. Một số nghiên cứu khác 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 nước trên mặt thoáng tự do. Ngược lại khi độ ẩm giảm, lượng nước bốc hơi cũng giảm theo; khi độ ẩm đất giảm đến trị số cây héo, lượng nước bốc hơi thực tế sẽ 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 toán chế độ tưới cho hoa màu và cây công nghiệp. Ở vùng hồ Thuỷ điện tỉnh Hoà Bình, Phạm Văn Điển (2006, 2009) [12], [13] đề cập tới khả năng thấm và giữ nước của đất rừng, đã xác định được lượng nước giữ lại trong đất dưới điều kiện mưa tự nhiên trong khoảng thời gian từ 2001 - 2004. Đây có thể được xem là công trình tiên phong về nghiên cứu khả năng thấm và giữ nước của đất rừng tại vùng hồ thuỷ điện tỉnh Hoà Bình. Tuy nhiên, những thông tin về khả năng thấm và giữ nước của đất rừng chưa được quan tâm nhiều. Một số công trình nghiên cứu đã đề cập đến vai trò điều tiết nước của rừng, ảnh hưởng của kiểu thảm thực vật rừng tới việc thay đổi chế độ dòng chảy mặt tại các lưu vực nước và ảnh hưởng đến lượng nước của sông ngòi như công trình của Nguyễn Viết Phổ (1992) [21]; Vũ Văn Tuấn (1977, 1981, 1982) [30], [31], [32]. Những nghiên cứu này đã cho thấy vai trò điều tiết nước đặc biệt hữu hiệu của thảm thực vật rừng, đặc biệt là việc cung cấp nước cho sông, suối vào mùa khô. Quá trình dòng chảy đã được phân tích và mô hình hoá một cách có cơ sở khoa học Vũ Văn Tuấn (1993) [33], Vũ Văn Tuấn và Phạm Thị Lan Hương (1998) [34], của Trần Thục và Huỳnh Thị Lan
14 Hương (1999) [29]. Trong năm 1993, vấn đề rừng với tác dụng dòng chảy đã được Phạm Ngọc Dũng (1993) [4] nghiên cứu và kết luận, ở nước ta cây rừng có khả năng tiêu thụ một lượng nước rất lớn. Đất rừng cũng là một nhân tố ảnh hưởng rất rõ nét đến dòng chảy mặt. Sự khác nhau về tính chất, chủ yếu là tính chất vật lý của các loại đất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn đất và sự hình thành dòng chảy. Nguyễn Ngọc Lung và cộng sự (1995) [18] đã dựa vào mức độ thấm, thoát nước và sự thoái hoá của các loại đất để cho điểm và đánh giá vai trò của nhân tố đất ảnh hưởng tới xói mòn và dòng chảy. Vai trò của rừng trong việc giữ nước là rất quan trọng. Nghiên cứu của Võ Minh Châu (1993) (dẫn theo Vương Văn Quỳnh, 1999) [26] cho thấy, sự suy giảm diện tích rừng đầu nguồn sông Ngàn Mọ từ 23.971 ha xuống còn 6.000 ha đã làm cho lượng nước hồ Kẻ Gỗ giảm đi đáng kể, giảm từ 340 triệu m3 nước xuống còn 60 triệu m3, do đó không đảm bảo nước cho sản xuất nông nghiệp trên diện tích 6.000 ha. c. Hiệu quả phòng lũ của rừng Rừng có khả năng làm tăng dòng chảy kiệt. Với cùng lượng mưa, dòng chảy kiệt tăng khi diện tích rừng che phủ tăng và ngược lại. Sự ảnh hưởng của rừng đến dòng chảy lũ khá rõ, đặc biệt là đối với sông vừa và nhỏ: Khi diện tích rừng giảm khoảng 20% thì lưu lượng lũ trung bình tăng khoảng 12% đối với sông lớn và 40% đối với sông vừa và nhỏ. Trái lại, khi diện tích rừng tăng khoảng 10% thì lưu lượng trung bình mùa lũ giảm khoảng 5% đối với sông lớn và 20% đối với sông vừa và nhỏ (Phạm Thị Hương Lan 2003) (dẫn theo Vũ Tấn Phương và nnk, 2007) [23]. Đỗ Đình Sâm, Ngô Đình Quế, Vũ Tấn Phương (2002) [27] đã đưa ra dẫn liệu lưu lượng dòng chảy tại nơi có rừng thấp hơn từ 2,5 đến 27 lần so với khu vực canh tác nông nghiệp, rừng tự nhiên có tác dụng tốt hơn rừng trồng
15 trong việc giảm dòng chảy mặt; dòng chảy kiệt ở nơi có rừng cao hơn ở nơi không có rừng. Trong ấn phẩm của Trung tâm Sinh thái và Môi trường rừng thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam (FSIV) và Chương trình sử dụng đất và lâm nghiệp thuộc Viện Quốc tế về Môi trường và Phát triển (IIED) (2002) [38], với tiêu đề "Liệu rừng có phòng hộ đầu nguồn được không?", trong một kết luận của nhóm tác giả cho rằng: Rừng không phải là yếu tố quan trọng như là yếu tố khí hậu trong việc kiểm soát lũ, song nó có thể có tác động nhất định ở những lưu vực nhỏ. Kết luận này cho thấy, nếu coi yếu tố khí hậu có vai trò kiểm soát lũ thì chưa thật thoả đáng. Khí hậu nên được xem là một nhân tố có ảnh hưởng hoặc là nguyên nhân gây ra lũ lụt mà thôi. 1.2.1.2. Nghiên cứu về hiệu quả bảo vệ, cải tạo đất của thảm thực vật rừng a. Nghiên cứu về xói mòn đất Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1995) [18] đã thiết lập bãi đo dòng chảy và xói mòn đất tại xã Bình Thanh, vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình. Các tác giả đã thiết lập 4 ô thí nghiệm định vị với diện tích 100 m2 (10 x 10 m) phân bố ở độ dốc từ 12 - 150. Mỗi ô thí nghiệm đại diện cho một trạng thái rừng (Keo lá tràm, Keo tai tượng, Luồng, Trẩu). Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng đất xói mòn của bốn trạng thái rừng biến động từ 152,09 - 400,12 kg/ha, thấp nhất ở rừng Keo lá tràm và cao nhất ở rừng Trẩu; lượng nước chảy bề mặt biến động từ 765,4 - 990,2 m3/ha, thấp nhất ở rừng Keo lá tràm và cao nhất ở rừng Trẩu. Một thành quả nữa được thể hiện rõ nét qua công trình nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997) [19], là việc xác định cấu trúc hợp lý của thảm thực vật rừng chống xói mòn đất. Hai tác giả đã xây dựng được
16 bảng tra hệ số thảm thực vật (hệ số C) tương ứng với đặc điểm và cấu trúc của một số thảm rừng. Nghiên cứu của Phạm Văn Sơn (1994) [28] cho thấy, bình quân mỗi năm lòng hồ Thuỷ điện Hoà Bình bị bồi lắng làm đáy hồ nâng cao bình quân từ 0,3 - 0,5 m. Bồi lắng ở sông Đà sẽ làm cho hồ chứa nước Hoà Bình bị giảm tuổi thọ từ 250 năm theo thiết kế xuống chỉ còn 50 - 100 năm. Phạm Văn Điển (2006, 2009) [12], [13] đã so sánh lượng đất xói mòn tại các trạng thái thảm thực vật xếp theo thứ tự từ cao đến thấp như sau: Trảng cỏ - trảng cây bụi - rừng trồng - rừng tự nhiên. Tác giả đã khẳng định, thảm thực vật rừng có vai trò rất lớn trong việc hạn chế xói mòn đất hoặc trong việc cải thiện tính chất đất, qua đó giảm thiểu xói mòn. Qua đó đã đề xuất phương pháp tính độ che phủ cần thiết để giữ đất khỏi nguy cơ xói mòn thông qua chỉ tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S) hợp thành từ các hệ số xói mòn đất (K), độ dốc mặt đất (S, độ), chỉ số diện tích tán (Cai, %), độ che phủ cây bụi thảm tươi (CP, %) và độ che phủ của vật rơi rụng (TM, %). b. Nghiên cứu về hiệu quả làm tăng hàm lượng chất hữu cơ của đất rừng Nhìn chung việc nghiên cứu ảnh hưởng của rừng trồng mà đặc biệt là cây mọc nhanh, luân kỳ kinh doanh ngắn đến đất nhiệt đới mới chỉ được bắt đầu. Điều đáng quan tâm là các kết quả nghiên cứu ở các vùng khác nhau và các loài cây khác nhau thường không thống nhất. Thậm chí có nhiều kết luận còn trái ngược nhau. Vì vậy, đây cũng là vấn đề mà nhiều nước vùng nhiệt đới quan tâm nghiên cứu. Nguyễn Ngọc Bình (1970) [2] nghiên cứu sự thay đổi các tính chất và độ phì của đất qua các quá trình diễn thế thoái hoá và phục hồi rừng của các thảm thực vật ở miền Bắc Việt Nam cho thấy, độ phì đất biến động rất lớn
17 ứng với mỗi loại thảm thực vật. Thảm thực vật đóng vai trò rất quan trọng trong việc duy trì độ phì đất. Nghiên cứu của Hoàng Xuân Tý (1976) [36] cho thấy, sau 10 - 20 năm trồng Bạch đàn liễu và Bạch đàn trắng trên đồi trọc, các tính chất hoá học cơ bản của đất chưa có sự thay đổi nào đáng kể. Các thí nghiệm theo dõi động thái độ ẩm đất dưới 3 khu rừng Bạch đàn liễu 2 - 8 tuổi, bước đầu cho thấy, độ ẩm dưới rừng bạch đàn 7 và 8 tuổi luôn khô hơn khu 2 tuổi và đối chứng (đất trống) rõ rệt. Tuy nhiên, hiện nay chưa đánh giá được hiện tượng đất khô là do rễ bạch đàn hút, hay do bốc hơi vật lý vì thảm thực bì dưới rừng bạch đàn thường kém phát triển và thường xuyên bị quét lá. Khi nghiên cứu đặc điểm của đất trồng rừng Thông nhựa và ảnh hưởng của rừng đến độ phì đất, Ngô Đình Quế (1985) [24] cho rằng: sau 8 - 10 năm trồng rừng Thông nhựa, tính chất hoá học đất có thay đổi nhưng không nhiều, khả năng tích luỹ mùn của rừng thấp, độ chua thuỷ phân tăng. Tuy nhiên, lý tính của đất được cải thiện đáng kể, cụ thể là độ xốp của đất dưới rừng Thông tăng lên ở tầng 0 – 20 cm từ 2 - 4%, độ ẩm của đất tăng từ 1 - 3% so với nơi đất trống. Hoàng Xuân Tý (1988) [37] nghiên cứu rừng trồng Bồ đề (Styrax tonkinensis) thuần loại ở 4 hạng đất khác nhau (hạng I đến hạng IV) để theo dõi ảnh hưởng của rừng Bồ đề đến các đặc điểm cơ bản của đất trong suốt chu kỳ kinh doanh 10 năm. Tác giả đã chứng minh rằng hàm lượng đạm và mùn đều bị giảm ở 4 hạng đất khi phá rừng tự nhiên để trồng rừng Bồ đề. Sự suy giảm mạnh nhất là ở hạng đất I và II, đặc biệt là trong 2 - 3 năm đầu mà chủ yếu ở tầng đất mặt. Đặc biệt chất lượng mùn, đạm cũng bị giảm đi rõ rệt, axít humic giảm còn axít phunvic tăng mạnh. Tương tự như yếu tố hữu cơ, độ xốp và sức chứa nước là hai chỉ số bị xấu đi rõ rệt trong quá trình thay thế rừng tự nhiên nhiệt đới bằng rừng trồng Bồ đề thuần loại. Đất ban đầu càng
18 tốt thì sự giảm sút độ xốp và sức chứa nước càng rõ, sự suy giảm này xảy ra mạnh mẽ ở tầng đất mặt trong những năm đầu tiên và sau đó được cải thiện nhưng rất chậm. Kết quả nghiên cứu của tác giả cũng chỉ ra rằng sau khi phá rừng gỗ tự nhiên để trồng các loại rừng Bồ đề (Styax tonkinensis), Mỡ (Mangletia glauca), Lim xanh (Erythryphloeum fordii), Tre diễn (Dendrocalamus sp) theo phương thức đốt và trồng thuần loại đều dẫn đến sự thay đổi rõ rệt đến độ phì của đất. Ba nhóm yếu tố bị suy giảm nhất là lượng chất hữu cơ (mùn và đạm), các chỉ số lý tính liên quan đến độ xốp, khả năng chứa nước và cuối cùng là lượng K2O dễ tiêu. Điều đáng chú ý là 2 yếu tố mùn và đạm luôn có vai trò quyết định năng suất đối với hầu hết các cây mọc nhanh, lại bị giảm sút nhiều nhất ở rừng Bồ đề. c. Hiệu quả làm giảm hàm lượng chất rắn gây ô nhiễm Theo Phạm Văn Điển (2009) [13], đất rừng là kho dự trữ chất ô nhiễm là do sự phân bố và đặc tính lý hóa của đất rừng cho nó trở thành một kho dự trữ ngắn hạn và dài hạn rất có hiệu quả. Kho dự trữ là một phần trong hệ sinh thái địa cầu có khả năng dự trữ các chất ô nhiễm, làm sạch khí quyển và là nơi trao đổi và chuyển hóa các chất ô nhiễm. Trong hệ sinh thái lục địa, đất chính là kho tàng trữ chất ô nhiễm. Các chất ô nhiễm dạng hạt từ khí quyển vào đất rừng có thể trực tiếp lắng xuống do nước rửa trôi hoặc gián tiếp rơi vào tán cây rừng. Chất ô nhiễm bị đất giữ lại thường chiếm 90-95% lượng chất khoáng và chất hữu cơ trong đất, hoặc ở dạng thể lỏng (nước trong đất hoặc dung dịch trong đất), thể khí (không khí trong đất). Chúng sẽ tham gia vào quá trình phản ứng hóa học sinh vật, phản ứng vật lí hóa học và chuyển hóa trong đất. Cường độ và tốc độ chuyển hóa được quyết định bởi thành phần và đặc trưng của các chất ô nhiễm và bởi thành phần cơ giới của đất.
19 Phần lớn hoạt động của con người có thể hình thành các hạt kim loại có nồng độ khá cao (độ lớn 0,1 - 5 mm). Tùy theo điều kiện khí hậu khác nhau, các hạt đó ở trong không khí từ vài ngày đến vài tuần và có thể di chuyển đi xa xa nơi phát sinh 100 – 1.000 km, nhưng cuối cùng đất rừng lại là kho tích trữ các hạt đó. Những hạt kim loại khi vào trong đất sẽ bị hấp thụ hoặc trở thành các vật lắng đọng không hòa tan bị lắng sâu xuống tầng dưới và phát tán vào khí quyển, bị các động vật và vi sinh vật phân giải hoặc hấp thụ bởi hệ rễ của cây rừng. 1.2.1.3. Nghiên cứu về hiệu quả tích tụ carbon của rừng Trong thời gian qua đã có một số công trình nghiên cứu liên quan đến CDM và khả năng hấp thụ carbon. Ngô Đình Quế và cộng sự (2006) [25] đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu, xây dựng các tiêu chí, chỉ tiêu trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch ở Việt Nam”, kết quả đã xây dựng được bảng đề xuất tiêu chí, chỉ tiêu trồng rừng theo cơ chế phát triển sạch CDM và bước đầu cũng đánh giá được khả năng hấp thụ CO2 thực tế của một số loại rừng trồng ở Việt Nam như: Thông nhựa, Keo lai, Keo tai tượng, Keo lá tràm và Bạch đàn Uro. Tuy nhiên, đây chỉ là những số liệu mang tính chất cung cấp những thông tin ban đầu về khả năng hấp thụ carbon của một số dạng rừng vì các số liệu thu thập còn rất ít, đặc biệt là chưa gắn được năng suất rừng với điều kiện lập địa (cấp đất) nên khả năng ứng dụng chưa cao. Các dự án về Lâm nghiệp là rất ít, mới chỉ có một dự án “Trồng rừng môi trường trên đất mới ở A Lưới - tỉnh Thừa Thiên - Huế” với lượng CO2 giảm được là 27.528 tấn/năm do Uỷ ban nhân dân huyện A Lưới, Hội nông dân A Lưới, Lâm trường A Lưới và tổ chức phát triển Hà Lan thực hiện. 1.2.1.4. Hiệu quả kinh tế của chức năng giữ nước, bảo vệ đất và tích tụ carbon Vai trò của rừng trong việc giữ nước là rất quan trọng. Võ Minh Châu