Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu diễn biến một số yếu tố môi trường rừng dưới tác động của các công thức sử dụng đất thuộc dự án RENFODA khu vực xung yếu vùng ven hồ sông Đà

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn này nghiên cứu ảnh hưởng của một số công thức sử dụng đất thuộc dự án RENFODA đến một số yếu tố môi trường rừng nhằm làm nâng cao chất lượng rừng trồng và cải thiện môi trường. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo nội dung chính của luận văn này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu diễn biến một số yếu tố môi trường rừng dưới tác động của các công thức sử dụng đất thuộc dự án RENFODA khu vực xung yếu vùng ven hồ sông Đà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ---------------- TRẦN TRUNG THÀNH NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG RỪNG DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG ĐẤT THUỘC DỰ ÁN RENFODA KHU VỰC XUNG YẾU VÙNG VEN HỒ SÔNG ĐÀ Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGÔ ĐÌNH QUẾ Hà Nội, 2010
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Vùng đầu nguồn sông Đà là vùng phòng hộ có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước ta. Trong những năm qua, cùng với việc xây dựng đập Hoà Bình là việc khai thác rừng bừa bãi, tập quán đốt nương làm rẫy và phương thức sử dụng đất không hợp lý. Rừng nơi đây đang đứng trước nguy cơ bị suy thoái nghiêm trọng gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái, kinh tế xã hội và đời sống cộng đồng trong khu vực. Hậu quả là tài nguyên rừng bị cạn kiệt, lượng xói mòn đất, rửa trôi lắng đọng xuống lòng hồ ngày càng gia tăng. Do vậy việc phục hồi, bảo vệ và phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn khu vực xung yếu ở Việt Nam nói chung và ở khu vực vùng lòng hồ sông Đà nói riêng đang là vấn đề cấp bách trong những năm gần đây. Theo Đặng Huy Huỳnh (1990), diện tích lưu vực hồ Hoà Bình là 2.567.000 ha trong đó diện tích rừng trên lưu vực chỉ còn 266.000 ha. Lượng bùn cát lắng đọng hàng năm do mưa, bão, trượt lở trung bình khoảng 83,6 triệu tấn. Với tốc độ đó sau 25 năm lòng hồ thuỷ điện Hoà Bình sẽ mất 60% dung tích chính. Theo TS. Lưu Danh Doanh thuộc Trung tâm quản lý và khảo sát môi trường, thì “Lưu vực sông Đà và hồ chứa Hoà Bình thuộc khu vực có cường độ xói mòn vào loại mạnh nhất so với các lưu vực sông khác ở nước ta. Trung bình hàng năm trên 1km2 bị mất đi khoảng 20.000 - 40.000 tấn đất màu. Mức độ bồi lắng của hồ Hoà Bình thuộc loại nghiêm trọng”. Như ta đã biết, để hình thành nên 1mm đất mặt thì phải mất một khoảng thời gian là 100 năm. Do vậy kiểm soát sự mất đất do xói mòn là một việc làm trở nên vô cùng cần thiết. Các nghiên cứu xói mòn đất ở nước ta được tiến hành từ những năm 1960. Từ những nghiên cứu đơn giản ban đầu tới những công trình nghiên cứu có nội dung phong phú và định lượng hơn đã đóng góp nhiều hơn cho thực tiễn sản xuất thông qua
2 việc kiểm soát dinh dưỡng đất. Một trong những biện pháp quan trọng để kiểm soát xói mòn là trồng rừng hay phục hồi lại rừng đã mất, Dự án RENFODA là tên gọi tắt của Dự án phục hồi rừng đầu nguồn tự nhiên bị suy thoái tại miền Bắc Việt Nam do Chính phủ Nhật Bản tài trợ thông qua cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản JICA (Japan International Cooporation Agency) được thực hiện để giải quyết vấn đề này và đã, đang có những tác động nhất định tới môi trường rừng đầu nguồn sông Đà. Để tìm hiểu sâu vấn đề này chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu : “Nghiên cứu diễn biến một số yếu tố môi trường rừng dưới tác động của các công thức sử dụng đất thuộc dự án RENFODA khu vực xung yếu vùng ven hồ sông Đà”.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Rừng có hai chức năng cơ bản là: Cung cấp nguyên liệu và phòng hộ môi trường. Trên phạm vi thế giới cũng như Việt Nam, trong những năm gần đây chức năng cải thiện môi trường của rừng ngày càng trở nên quan trọng và được chú ý đến nhiều hơn. Vì vậy, rất nhiều chương trình của nhà nước và các tổ chức Quốc tế về phát triển lâm nghiệp đều hướng tới phục hồi rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc nhằm cải thiện môi trường sinh thái ở Việt Nam. Mặc dù nhà nước đã có những chuyển đổi rất lớn về chiến lược phát triển rừng theo hướng phòng hộ và cải thiện môi trường, song các nghiên cứu cơ bản về tác động môi trường của các trạng thái rừng còn rất hiếm hoi. Đây cũng là tình trạng chung của các nước kém phát triển ở vùng nhiệt đới trong khi các nước ôn đới đã có khá nhiều nghiên cứu cơ bản về vấn đề này, tuy nhiên ít có thể áp dụng trong điều kiện kinh tế, tự nhiên ở các nước nhiệt đới cũng như ở Việt Nam. Do thiếu các nghiên cứu cơ bản của ảnh hưởng rừng đến các yếu tố môi trường, nên các Dự án và chương trình trồng rừng của nước ta từ trước tới nay rất thiếu cơ sở cho việc chọn cơ cấu cây trồng và các phương thức kinh doanh lâm nghiệp, chưa phát huy được chức năng phòng hộ và cải thiện môi trường của mình, nhiều nơi, đã ảnh hưởng xấu đến môi trường và phòng hộ. Chính vì vậy mà việc nghiên cứu diễn biến của một số yếu tố môi trường rừng đến các các công thức sử dụng đất là một vấn đề hết sức cần thiết góp phần xây dựng luận cứ khoa học và đề xuất giải pháp cải tạo rừng một cách có hiệu quả. 1.1.Tình hình nghiên cứu trên thế giới Ở các nước phát triển trên thế giới việc nghiên cứu ảnh hưởng của rừng trồng đến môi trường đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Vai
4 trò và lợi ích của rừng trong việc phòng hộ và cải thiện môi trường được giới thiệu trong các tài liệu khoa học và diễn đàn Quốc tế. Mấy chục năm gần đây, do nhu cầu về gỗ giấy, gỗ củi, các loài cây gỗ mọc nhanh như: Bạch đàn, Thông, Keo... đã được gây trồng trên những diện tích lớn ở các nước nhiệt đới. Việc thay thế các rừng rậm nhiệt đới bằng các rừng thuần loài, mọc nhanh, với chu kỳ khai thác ngắn đã gây ra những lo ngại về sự thoái hoá đất và giảm năng suất ở các luân kỳ sau. Nghiên cứu của Keeves (1966) đã bước đầu cho thấy sự thoái hoá lập địa do khai thác rừng Thông Pinus radiata với chu kỳ ngắn ở Úc. Theo tác giả, có tới 90% chất dinh dưỡng trong sinh khối bị lấy đi khỏi rừng khi khai thác. Turvey (1983) cũng cho rằng sự thay thế rừng Bạch đàn tự nhiên ở Úc bằng rừng trồng Thông Pinus radiata với chu kỳ chặt 15 - 20 năm (400m3/ha) cũng làm giảm độ phì đất do khai thác gỗ. Mặt khác tầng thảm mục dày và khó phân giải của Thông cũng làm chậm sự quay vòng các nguyên tố khoáng và đạm ở các lập địa này. Tại Ấn Độ, việc trồng Bạch đàn trên những vùng rộng lớn đã gây ra nhiều cuộc tranh luận kéo dài về tác dụng xấu của Bạch đàn đến đất. Ghosh (1978) đã đánh giá ảnh hưởng của Bạch đàn đến chế độ nước và chất dinh dưỡng trong đất tại Ấn Độ và nhiều vùng trên thế giới nhưng chưa có những kết luận khẳng định. Tuy nhiên Ghosh đã nhấn mạnh là các lời ca thán về tác hại của các loài Bạch đàn đến đất tại Ấn Độ là quá đáng. Các mối lợi về kinh tế do Bạch đàn đưa lại còn lớn hơn nhiều so với mặt hại nếu có. Theo Smith.C.T (1994) thì việc trồng rừng có thể đem lại những ảnh hưởng tích cực khi mà độ phì đất được cải thiện. Ngược lại nó đem lại ảnh hưởng tiêu cực nếu nó làm mất cân bằng hay cạn kiệt nguồn dinh dưỡng trong đất. Nhìn chung việc trồng rừng cải thiện các tính chất vật lý đất. Tuy nhiên việc sử dụng cơ giới hoá trong xử lý thực bì, khai thác, trồng rừng là nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm sức sản xuất của đất.
5 Trong vùng nhiệt đới, rừng cây mọc nhanh ảnh hưởng đến đất không chỉ ở việc tiêu thụ dinh dưỡng. Một yếu tố quan trọng hơn là có sự đảo lộn quá trình trao đổi vật chất giữa rừng và đất khi thay các hệ sinh thái tự nhiên đa dạng, bằng một hệ sinh thái nhân tạo độc canh. Theo Lee Soo-hwa (2007) cho rằng đất rừng tốt có thể thấm được khoảng 250 mm nước mưa trong một giờ. Tuy nhiên, cũng theo ông thì rừng không qua tác động cải thiện cấu trúc sẽ không tốt cho cải thiện nguồn nước thậm chí còn làm tăng sự thiếu nước do làm cho một lượng lớn bị ngăn giữ từ các tầng tán và bốc hơi. Ngược lại, khi rừng được cải thiện tầng tán thì sẽ tạo điều kiện cho nước mưa thấm vào đất nhiều hơn, sự chiếu sáng sẽ làm cho các vi sinh vật đất như giun hoạt động tốt hơn vì vậy có tác dụng duy trì nguồn nước và cải thiện nguồn nước tốt hơn. Các khu rừng được cải thiện cấu trúc tốt đã được chứng minh là có tác dụng ngang bằng và đôi khi còn nhỏ hơn cả các đập nước trong việc làm giảm các vấn đề do nước gây ra dù đó là lũ lụt hây hạn hán (Lee-Soo-hwa, 2007, http://www.korea.net/news/news). Theo Nisbet (2001), bản thân rừng có thể có tác dụng làm giảm dòng chảy mặt và chống xói mòn tốt, tuy nhiên các hoạt động trồng rừng và tác động vào rừng như: Làm đường, làm đất trồng rừng, khai thác...có thể làm tăng dòng chảy mặt và xói mòn cho lưu vực. Theo Farley và cộng sự (2005) đã chỉ ra rằng khi đất trảng cỏ và đất cây bụi chuyển sang rừng trồng thì sản lượng dòng chảy năm giảm đi 44% và 31%. Trong đó, rừng Bạch đàn làm giảm dòng chảy ở mức cao nhất (75%) trong khi rừng thông chỉ giảm 44%. Tác động làm giảm dòng chảy kiệt của rừng trồng còn thể hiện rõ hơn cả lượng dòng chảy trung bình năm. Vì vậy tác giả đã đề nghị việc nghiên cứu trồng rừng cố định CO2 phải xem xét tác động làm giảm nguồn nước của rừng trồng.
6 Theo Zhang và cộng sự (2007)[33] cho rằng nếu các chỉ số về trạng thái thảm thực vật rừng (cấu trúc, loại đất, địa hình...) có ảnh hưởng đến dòng chảy của lưu vực thì phân bố không gian của rừng cũng ảnh hưởng quan trọng, nhất là khi rừng được phân bố ở những khu vực tiếp nối trực tiếp với hệ thống tích nước của thuỷ vực như sông, suối, hồ... Những khoảng trống ở phần trên sườn dốc có thể gây ra ảnh hưởng đối với sản lượng nước thấp hơn ở phần dưới sườn dốc (Chang,2003). Vì vầy cần ưu tiên lựa chọn vùng trồng rừng cho hợp lý trên quản điểm quản lý nguồn nước. Theo Zhang và cộng sự (2007)[33], rừng trồng có ảnh hưởng đối với dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm cho nên nó gây ảnh hưởng đối với độ mặn của nước sông suối trong lưu vực. Ở những nơi lượng muối phân bố nhiều ở tầng lớp đất mặt thì ảnh hưởng đó sẽ thể hiện rõ chỉ trong vòng 2 - 5 năm sau khi trồng rừng. Tuy nhiên, đối với vùng mà sự phân bố nguồn mặn chủ yếu ở tầng nước ngầm thì ảnh hưởng đó sẽ chậm hơn rất nhiều thuỳ thuộc vào đặc điểm của hệ thống nước ngầm nơi đó. Đối với hệ thống dòng chảy ngầm có chiều dài 50km có thể đòi hỏi hàng trăm năm để biến đổi trước tác động của các loại hình sử dụng đất. Theo M. Guardiola và cộng sự (2010), việc thay thế các rừng cây bản địa bằng rừng Cao su ở Nam Keng (Trung Quốc) và ở Pang Khum (miền Bắc Thái Lan) đã làm tăng lượng bốc thoát hơi nước và vì vậy làm giảm dòng chảy cũng như lượng nước được tích trữ trong lưư vực. Tổng sản lượng nước hàng năm của lưu vực tăng lên khi tăng tỷ lệ khai thác rừng, và sản lượng nước lớn nhất ứng với phương thức chặt trắng toàn diện. Mặc dù việc trồng rừng và những biện pháp bảo tồn đất có những tác dụng nhất định trong việc giảm đỉnh lũ nhưng ít có trường hợp nào cho thấy các biện pháp đó có tác dụng làm tăng dòng chảy kiệt (Bruijnzieel, 2004)[29].
7 Nhiều nghiên cứu khác cũng cho thấy việc trồng rừng đã làm giảm sản lượng nước bình quân và dòng chảy trong mùa khô của lưu vực. Trong không ít trường hợp, dòng chảy kiệt bị giảm đáng kể sau trồng rừng. Tuy nhiên, trong một số trường hợp nó lại tăng dòng chảy ngầm và dòng chảy kiệt nhờ có việc làm tăng tính thấm nước của đất (Van Dijk và Keenan, 2007). Trung bình, sự giảm sản lượng dòng chảy do trồng rừng biến động trong khoảng từ 50 mm/năm đối với vùng khô cho đến 300 mm/năm đối với vùng ẩm ướt. Điều đó có thể làm giảm sản lượng nước tương đối năm ở mức 20 - 40% (Ge Sun và cộng sự, 2005)[30]. Sự ảnh hưởng của rừng trồng tới dòng chảy không chỉ ở diện tích mà còn sự phân bố của nó và các biện pháp tác động vào rừng (Zhang và cộng sự, 2007)[33]. Ảnh hưởng sự phấn bố không gian của rừng tới nguồn nước đã được nghiên cứu một cách khá hệ thống trong công trình của Carsten và cộng sự (2007). Công trình này đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của rừng tới nước trên quy mô rộng vẫn cần phải được nghiên cứu nhiều hơn nữa. Đồng thời các tác giả đã đề nghị hướng nghiên cứu nên tập trung giải quyết các vấn đề còn bỏ ngỏ như: Xác định những tính chất quan trọng về trạng thái cấu trúc của rừng để chúng ta có thể căn cứ vào đó mà điều khiển số lượng và chất lượng nước trong lưu vực; xác định vị trí, quy mô và sự phân bố không gian tốt nhất của rừng để tối ưu hoá các ảnh hưởng tốt đến chất chất lượng và sản lượng nước; xây dựng các mô hình mô phỏng tốt nhất những tác động của rừng tới nguồn nước trong lưu vực. Các tác giả cũng cho thấy từ lâu nhiều nhà thuỷ văn lưu vực và thuỷ văn rừng đã thừa nhận vai trò của rừng đối với việc cải thiện nguồn nước và chu trình vật chất. Kết quả nghiên cứu của Phùng Văn Khoa (2006)[32] đã cho thấy các lưu vực của Mỹ, các nhân tố môi trường ảnh hưởng rõ rệt nhất đến sản lượng ion trong nước dòng chảy của lưu vực đó là lượng mưa, nền địa chất (đá mẹ) và thảm thực vật rừng (Phùng Văn Khoa, 2006).
8 Trong những năm gần đây Trung tâm Lâm nghiệp quốc tế (CIFOR) đã tiến hành nghiên cứu về quản lý lập địa và sản lượng rừng cho rừng trồng ở các nước nhiệt đới. CIFOR đã tiến hành nghiên cứu trên các đối tượng là Bạch đàn, Thông, Keo trồng thuần loài tại các dạng lập địa ở các nước Brazil, Công gô, Nam phi, Indonesia, Trung quốc, Ấn Độ và nay bắt đầu nghiên cứu ở Việt Nam. 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 đất, cân bằng nước, sự phân huỷ thảm mục và chu trình dinh dưỡng khoáng. 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam, vấn đề về môi trường rừng đã được khởi động từ rất lâu. Tuy nhiên do nhiều lý do các nghiên cứu về môi trường rừng chưa được chú ý xứng đáng với vị trí của nó. Những năm gần đây, vấn đề môi trường rừng mới được xem xét nghiêm túc trở lại. Tuy nhiên do điều kiện kinh tế của nước ta cũng như khó khăn chung của toàn xã hội. Vấn đề nghiên cứu môi trường nói chung và môi trường rừng nói riêng vẫn còn rất nhiều bất cập và cần thiết phải có nhiều các công trình nghiên cứu tiếp theo. Một số công trình nghiên cứu trước đây được tóm tắt như sau: Nghiên cứu đánh giá tác động của rừng tới môi trường, đặc biệt là rừng tự nhiên ở nước ta cũng đã được quan tâm chú ý từ đầu những năm 1970 với cơ sở ban đầu do Liên Xô cũ giúp đỡ, nội dung nghiên cứu tập trung vào khả năng chống xói mòn và điều tiết nước của các trạng thái rừng; các nội dung nghiên cứu khác như vai trò điều tiết tiểu khí hậu, đất đai... cũng được quan tâm nhưng chưa nhiều và hệ thống. Từ năm 1973 đến năm 1981 Viện Nghiên cứu Lâm nghiệp đã xây dựng các khu nghiên cứu thuỷ văn rừng định vị ở Núi tiên (Hữu Lũng) và Tứ Quận (Hà Tuyên). Các công trình nghiên cứu trong thời gian này tập trung chủ yếu
9 vào nghiên cứu một số các nhân tố khí hậu rừng, khả năng ngăn cản nước mưa của tán rừng, ảnh hưởng của độ tàn che rừng tới khả năng giữ đất và điều tiết dòng chảy mặt của rừng như công trình của Bùi Ngạnh và Nguyễn Danh Mô (1977)[16], của Bùi Ngạnh và Nguyễn Ngọc Đích (1985)[15],... Đây là những công trình nghiên cứu khởi điểm rất quan trọng, tạo lập được một số cơ sở khoa học cho việc xây dựng rừng giữ nước, bảo vệ đất ở nước ta đồng thời cũng mở ra một hướng nghiên cứu mới, định lượng về thuỷ văn rừng. Trong những năm 1980 các công trình nghiên cứu đã tập trung vào xói mòn đất và khả năng giữ nước của một số thảm cây trồng nông nghiệp và công nghiệp, đặc biệt là ở các vùng Tây Nguyên. Trong thời gian này nhiều khu nghiên cứu quan trắc định vị đã được xây dựng kiên cố bằng gạch và xi măng, gỗ, kim loại,… Hàng loạt các công trình mang nhiều sắc thái và đi vào định lượng một cách vững chắc như công trình nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ, Lê Thạc Cán (1983)[13], của Nguyễn Quang Mỹ, Quách Cao Yêm, Hoàng Xuân Cơ (1984)[14],… Những công trình nghiên cứu này đã làm rõ ảnh hưởng của nhân tố địa hình tới xói mòn, vai trò phòng hộ về chống xói mòn của một số thảm thực vật nông nghiệp, đã chú ý tới độ che phủ gắn liền với các giai đoạn phát triển của cây trồng, định hướng cho việc xây dựng các giải pháp phòng chống xói mòn trên đất dốc. Đầu những năm 1990, khi nước ta thực hiện chương trình 327 với đối tượng chủ yếu là rừng phòng hộ, nghiên cứu thuỷ văn và xói mòn đất rừng cũng được đẩy mạnh một bước. Nghiên cứu của Võ Đại Hải (1996)[6], Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997) đã xây dựng 20 khu nghiên cứu định vị ở Tây Nguyên, dưới các dạng thảm thực vật có cấu trúc khác nhau. Đây là những công trình nghiên cứu tương đối toàn diện về xói mòn đất và khả năng điều tiết nước của rừng ở nước ta, đặc biệt là đã làm rõ vai trò phòng hộ chống xói mòn đất và điều tiết nước của các dạng cấu trúc rừng. Kết
10 quả nghiên cứu này bước đầu đã xây dựng được một số cơ sở khoa học cho việc xây dựng rừng phòng hộ giữ nước, giữ đất ở nước ta trong thời gian qua. Một số tác giả đã tập trung nghiên cứu vai trò điều tiết nước, xói mòn của rừng, ảnh hưởng của thảm thực vật đến dòng chảy của các con sông, suối như công trình của Nguyễn Viết Phổ (1992), Vũ Văn Tuấn (1977, 1981).... Những nghiên cứu này đã cho ta thấy vai trò điều tiết nước đặc biệt hữu hiệu của thảm thực vật rừng, đặc biệt là việc cung cấp nước cho các con sông, suối vào mùa khô, dòng chảy kiệt ở những vùng có rừng cao hơn những vùng không có rừng. Các nghiên cứu của Võ Đại Hải (1996)[6] cho thấy khi giảm độ tàn che từ 0,7 - 0,8 xuống mức 0,3 - 0,4 thì dòng chảy mặt tăng 30,4% đối với rùng tự nhiên và 33,8% đối với rừng Le (Võ Đại hải, 1996). Khi độ dốc tăng lên thì lượng dòng chảy cũng tăng lên. Chẳng hạn khi độ dốc tăng lên 2 lần thì lượng dòng chảy mặt tăng lên 58,1% (Võ Đai hải, 1996). Theo Nguyễn Quang Mỹ (1990)[12] thì vật rơi rụng ở trạng thái thô có thể hút được lượng nước bằng 1,38 lần trọng lượng khô của nó, nếu đã bị phân huỷ 30 - 40% thì có thể hút được lượng nước gấp 3,21 lần trọng lượng khô. Về giá trị tuyệt đối , lớp thảm mục có thể hút được 35,840 lít nước trên 1 ha rừng tự nhiên, tương đương với một trận mưa 3,6 mm (Nguyễn Quang Mỹ, 1990)[12]. Tuy nhiên theo Phạm Văn Điển (2006) thì tỷ lệ % lượng nước hữu hiệu của vật rơi rụng thấp hơn tỷ lệ % lượng giữ nước tối đa của nó. Nhìn chung, lượng nước hữu hiệu của vật rơi rụng chỉ đạt từ 2,5 - 83,2 mm/ha.năm, tương đương với mức 0,1 - 4,6% tổng lượng mưa. Như vậy khả năng giữ nước của vật rơi rụng rất hạn chế (Phạm Văn Điển, 2006)[5]. Các nghiên cứu của Vũ Thanh Te, Trần Quốc Thưởng, Phạm Anh Tuấn (2005) về tác động của lớp phủ thực vật đến khả năng gây xói mòn đất và vận chuyển bùn cát trên lưu vực sông chợ Lèn đã nhận thấy lớp phủ thực vậy càng
11 dày thì khả năng làm chậm dòng chảy trên bề mặt sườn dốc càng tăng (từ 7 - 11 lần) (Lại Thị Loan, 2009)[10]. Khi so với lượng mưa, dòng chảy mặt biến động rất lớn và thường dao động trong khoảng từ 3 - 5% đối với rừng Thông (Phùng Văn Khoa, 1997), 5,2 - 28,7% - trong đó cao nhất ở trảng cỏ đến thảm cây bụi, rừng trồng và thấp nhất ở rừng tự nhiên (Phạm Văn Điển, 2006). Lượng dòng chảy mặt phụ thuộc vào nhân tố lượng mưa, địa hình, tính chất đất, cấu trúc thảm thực vật và cả phương pháp quan trắc. Hệ số dòng chảy mặt thường có liên hệ chặt chẽ với các nhân tố độ dốc mặt đất, hệ số xói mòn đất, độ giao tán hoặc độ tàn che tầng cây cao, độ che phủ của thảm tươi cây bụi và độ che phủ của rừng (Phạm Văn Điẻn, 2006). Trong nghiên cứu về vai trò bảo vệ nguồn nước của 4 dạng thảm thực vật (thảm cây bụi cao, thảm cây bụi thấp, rừng trồng Keo và rừng trồng Bạch đàn), Nguyễn Thế Hưng 2008 đã cho thấy khả năng giữ nước của các thảm thực vật giảm dần từ thảm cây bụi cao đến rừng trồng Keo, rừng trồng Bạch đàn và thấp nhất là thảm cây bụi thấp, với tổng lượng nước hàng năm giữ được trong các thảm thực vật tương ứng là 988,97 tấn/ha, 639,07 tấn/ha, 724,58 tấn/ha và 660,62 tấn/ha (Lại Thị Loan, 2009)[10]. Việc phá rừng đầu nguồn gây ra những tác động nghiêm trọng, đặc biệt là hiện tượng xói mòn và bồi lắng. Theo Đặng Huy Huỳnh (1990), diện tích lưu vực hồ Hoà Bình là 2.568.000 ha, trong đó rừng trên lưu vực (chủ yếu là rừng nghèo kiệt) chỉ còn 266.000 ha. Lượng bùn cát lắng đọng ở hồ Hoà Bình trung bình hàng năm là khoảng 83,6 triệu tấn. Với tốc độ này sau 25 năm lòng hồ thuỷ điện Hoà Bình sẽ mất 60% dung tích chính. Theo TS. Lưu Danh Doanh thuộc Trung tâm quản lý và khảo sát môi trường, thì “Lưu vực sông Đà và hồ chứa Hoà Bình thuộc khu vực có cường độ xói mòn vào loại mạnh nhất so với các lưu vực sông khác ở nước ta. Trung
12 bình hàng năm trên 1km2 bị mất đi khoảng 20.000 - 40.000 tấn đất màu. Mức độ bồi lắng của hồ Hoà Bình thuộc loại nghiêm trọng”. Vai trò của rừng trong việc giữ nước là rất quan trọng. Nghiên cứu của Võ Minh Châu (1993) 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 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. Phương pháp nghiên cứu xói mòn theo các mô hình định lượng được phát triển mạnh trong những năm gần đây nhờ công nghệ tin học và GIS. Ưu điểm của phương pháp này là nhanh, độ chính xác cao; tuy vậy trước khi ứng dụng cần kiểm nghiệm khả năng và điều kiện ứng dụng vào các điều kiện cụ thể ở nước ta. Ở Việt Nam đã có một số tác giả áp dụng phương pháp nghiên cứu này ở các mức độ khác nhau như: Phạm Ngọc Dũng - trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội, Nguyễn Quang Mỹ - Đại học Tổng hợp, Võ Đại Hải - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam; Lại Huy Phương - Viện Điều tra Quy hoạch Rừng. Một số công trình nghiên cứu về sử dụng đất dốc, hạn chế xói mòn và tăng độ phì của đất cho một số vùng với những đối tượng cụ thể. Việc thiết lập băng cây xanh theo đường đồng mức nhằm cắt dòng chảy bề mặt có hiệu quả cao, lượng nước trôi có thể giảm từ 31% - 42%, lượng đất trôi có thể giảm 49% - 52% và năng suất cây trồng tăng 41% - 43% (Đậu Cao Lộc và các cộng tác viên, 1998). Mặc dù hàng rào cây xanh họ đậu chiếm khoảng 10% diện tích, song năng suất cây trồng vẫn tăng 15 - 25% so với không làm băng xanh (Nguyễn Tử Xiêm và Thái Phiên, 1999)[22]. Số liệu nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ (1984)[14] ở Tây Nguyên cho thấy độ tàn che của thảm cây trồng có ảnh hưởng rất lớn tới độ vẩn đục
13 của dòng chảy (hay còn gọi là dòng rắn), thảm cây trồng có độ che phủ yếu thì nồng độ đậm đặc của dòng chảy chiếm tỉ lệ cao hơn. Nghiên cứu của Trần Quang Bảo (1999)[1] tại Cẩm Xuyên – Hà Tĩnh cho thấy cường độ xói mòn đất dưới tán rừng Bạch đàn trắng phụ thuộc vào mật độ rừng trồng và độ xốp, độ dốc, độ dày tầng đất. Thí nghiệm xói mòn dưới các thảm thực vật nông nghiệp khác ở Tây nguyên được Nguyễn Quang Mỹ nghiên cứu vào những năm 1980 cho thấy rằng lượng nước tạo dòng và tổn thất về đất phụ thuộc vào đặc điểm che phủ của các thảm cây trồng. Trong những điều kiện như nhau về đất, vi khí hậu, địa hình, kỹ thuật canh tác,… nhưng khác nhau về thảm cây trồng thì lượng nước tạo dòng và xói mòn đất ở đó khác nhau. Hay nói cách khác đi , ở đâu có độ che phủ đất kém thì dòng chảy mặt và đất xói mòn lớn hơn. Cụ thể đất khai hoang chiếm 20%; đất trồng lạc chiếm 19%; đất trồng sắn và ngô chiếm 14%; đất trồng lúa chiếm 13,5%; đất trồng cỏ 12%; đất trồng khoai lang 5,5%; đất trồng cafe lâu năm tán che kín thì lượng nước tạo dòng còn lại 2%. Nghiên cứu về quan hệ rừng Bạch đàn tới môi trường có khá nhiều các công trình của các tác giả như: Thái Văn Trừng, Vũ Đình Phương, Hoàng Chương, Hoàng Xuân Tý, Nguyễn Ngọc Bình, Đỗ Đình Sâm. Do trước đây Bạch đàn được du nhập vào nước ta với những đặc tính được cho là rất tốt với Việt Nam lúc đó như năng suất cao, ít sâu bệnh, gỗ xử dụng vào nhiều mục đích. Tuy nhiên sau một thời gian sử dụng loài cây Bạch đàn gần như cây trồng rừng chính áp dụng cho mọi vùng, mọi điều kiện lập địa. Có nhiều ý kiến trái ngược nhau xung quanh mối tương tác giữa loài cây này và môi trường. Nhiều nghiên cứu cũng đã được triển khai xung quanh các vấn đề liệu Bạch đàn có làm tăng dòng chảy bề mặt, tăng xói mòn đất hay không hoặc là có làm giảm độ phì đất hay không, có làm cho đất chua thêm hay không? Ngoài ra cũng có những ý kiến cho rằng Bạch đàn làm khô và gây độc cho
14 đất. Tuy nhiên những kết quả nghiên cứu còn chưa tập trung hẳn vào vấn đề môi trường của loài cây này. Đa số kết luận còn chưa dứt khoát. Theo Bùi Thị Huế (1996), mặc dù Bạch đàn có cường độ thoát hơi nước mạnh nhưng do tổng diện tích lá nhỏ nên vẫn có lượng thoát hơi nước nhỏ hơn so với rừng Keo cùng tuổi từ 1,5 đến 3,3 lần. Hiệu suất sử dụng nước của Bạch đàn cao hơn Keo từ 1,7 đến 2,8 lần. Bên cạnh đó tác giả cũng thấy rằng nếu trồng Bạch đàn ở lập địa tốt thì sau 3 năm trồng rừng, lượng mùn trong lớp đất mặt giảm đi khoảng 12,1 tấn so với trước khi trồng rừng. Đạm cũng bị giảm đi khoảng 123 kg/ha. Nhưng nếu trồng tại lập địa xấu, đất đồi trơ trọc sỏi đá như tại Thanh Vân - Phú thọ, sau 3 năm lượng mùn tăng lên được 2,8 tấn/ha còn đạm tăng lên được 10 kg/ha. Nói chung xu hướng cho rằng Bạch đàn có thể gây hại cho một số lập địa, tuy nhiên nhiều lập địa khác thì vẫn phù hợp với loài cây này và không tìm thấy bằng chứng cho thấy Bạch đàn gây hại đến đất đai và môi trường. Vấn đề này cần phải nghiên cứu chuyên sâu hơn. Hiện nay ở Việt Nam trồng chủ yếu 3 loài Keo là: Keo lá tràm, Keo tai tượng và Keo lai. các loài Keo này được nhiều nghiên cứu ghi nhận là cây có ảnh hưởng tốt với môi trường như: Có khả năng cố định đạm, cải thiện độ xốp của đất. Do sinh khối lớn, sinh trưởng nhanh nên lượng rơi rụng, phân giải chất hữu cơ dưới rừng trồng Keo hàng năm là khá lớn đảm bảo cân bằng dinh dưỡng trong đất. Nghiên cứu về mối liên hệ giữa rừng trồng Keo và môi trường: Có các công trình của Đỗ Đình Sâm, Ngô Đình Quế [19] nghiên cứu về diễn biến độ phì của đất dưới các rừng trồng Keo ở các cấp tuổi. Trong đố đề cập đến ảnh hưởng của rừng đến các yếu tố như: Độ xốp của đất, biến đổi hàm lượng mùn, N,P,K, yếu tố thảm thực vật dưới tán, số lượng vi sinh vật trong đất. Trong
15 thời gian tới cần bổ sung một số nghiên cứu về ảnh hưởng của rừng Keo tới thảm thực vật dưới tán và khả năng hấp thụ khí nhà kính. Nhìn chung, một số công trình nghiên cứu ở trong nước cho thấy các công trình nghiên cứu về tác động của rừng đến môi trường được khởi đầu khá muộn so với nhiều lĩnh vực khác nhưng lại không được tiến hành liên tục và toàn diện cả về nội dung, không gian và đối tượng nghiên cứu, vì vậy cho tới nay còn khá nhiều câu hỏi chưa có lời giải đáp. Mặc dù vậy, các kết quả nghiên cứu cũng đã tạo ra những cơ sở khoa học cho xây dựng rừng phòng hộ ở nước ta trong những năm qua. Do vậy việc nghiên cứu diễn biến về môi trường rừng dưới tác động của các công thức thí nghiệm khác nhau về sử dụng đất là một vấn đề đặt ra hết sức cấp bách và cần thiết cho việc xây dựng các mô hình trồng rừng phục vụ cho công tác trồng rừng phòng hộ khu vực ven hồ Hoà Bình đạt hiệu quả cao.
16 Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu chung - Góp phần xây dựng luận cứ khoa học làm cơ sở để đề xuất giải pháp cải tạo và phục hồi rừng phòng hộ đầu nguồn sông Đà. 2.2.2. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu ảnh hưởng của một số công thức sử dụng đất thuộc dự án RENFODA đến một số yếu tố môi trường rừng nhằm làm nâng cao chất lượng rừng trồng và cải thiện môi trường. 2.2. Nội dung nghiên cứu 2.2.1. Nghiên cứu về sinh trưởng của cây rừng tại các công thức thí nghiệm. 2.2.2. Diễn biến về thảm thực vật rừng. 2.2.3. Ảnh hưởng của các công thức thí nghiệm đến xói mòn đất. 2.2.4. Ảnh hưởng của các công thức thí nghiệm tới dòng chảy bề mặt. 2.2.5. Ảnh hưởng của các công thức thí nghiệm tới tính chất đất. 2.2.6. Ảnh hưởng của các công thức thí nghiệm đến sự rửa trôi các chất dinh dưỡng trong nước. 2.2.7. Ảnh hưởng của các công thức đến lượng rơi rụng. 2.3. Đối tượng nghiên cứu Thảm thực vật, môi trường đất, nước trong các công thức thí nghiệm thuộc dự án dự án RENFODA từ năm 2006 đến năm 2009. Các công thức thí nghiệm được nghiên cứu gồm có: + Công thức T2: Trồng Keo lai và cây bản địa cùng một lúc. + Công thức T3: Trồng cốt khí xen cây bản địa.
17 + Công thức T4: Trồng cây bản địa thuần loài. + Công thức L1: Giữa 2 hàng Luồng trồng một hàng cây bản địa thuần loài. + Công thức L2: Giữa 2 hàng Luồng trồng 2 hàng cây bản địa. + Công thức đối chứng không trồng rừng (đất trống). 2.4. Giới hạn của đề tài 2.4.1. Về không gian Đề tài chỉ nghiên cứu ở khu vực xung yếu vùng lòng hồ sông Đà nằm trên địa bàn xã Bình Thanh, huyện Cao Phong, tỉnh Hoà Bình. Thuộc dự án Phục hồi rừng đầu nguồn tự nhiên bị suy thoái tại miền Bắc Việt Nam (RENFODA) do tổ chức JICA tài chợ. 2.4.2. Về thời gian Do thời gian điều tra còn ngắn nên đề tài chỉ có thể đánh giá được bước đầu hiệu quả của một số công thức sử dụng đất đến khả năng chống xói mòn, rửa trôi các chất dinh dưỡng trong đất từ năm 2004 - 2009.
18 2.5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp chung Nghiên cứu diễn biến một số yếu tố môi trường dưới tác động của các công thức sử dụng đất Nghiên Diễn Ảnh Ảnh Ảnh Ảnh Ảnh cứu về biến hưởng hưởng hưởng hưởng hưởng sinh về của của của của các của các trưởng thảm các các các công công củaDiêcây thực công công công thức sử thức sử rừng tại vật thức thức thức dụng đất dụng các rừng sử sử Sử đến sự đến công dụng dụng dụng rửa trôi lượng thức thí đất đất đấtđến các chất rơi nghiệm đến đến tính dinh rụng xói dòng chất dưỡng mòn chảy đất trong đất bề mặt nước Tổng hợp phân tích đánh giá ảnh hưởng của các công thức sử dụng đất đến xói mòn đất Đề xuất một số giải pháp cải tạo và phục hồi rừng đầu nguồn vùng ven hồ sông Đà Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát các bước tiếp cận của đề tài
19 2.5.1. Phương pháp ngoại nghiệp (Phương pháp bố trí thí nghiệm và giải pháp kỹ thuật của dự án) 2.5.1.1. Đối Với nội dung 1 (1) Với công thức T2 - Trồng Keo lai (Acacia hybrid) và cây bản địa cùng một lúc (gồm những loài cây như: Lim xanh (Erythrophleum fordii), Lim xẹt (Pentophorum pterocarpum), Giẻ đỏ (Lithocarpus ducampii), Re gừng (Cinamomum obtusifolium), Sao đen (Hopea odorata). Diện tích 1,8 ha. - Mỗi công thức thí nghiệm được lặp lại 3 lần với diện tích 0,6 ha/ô, giữa các ô thí nghiệm được chừa 2m làm gianh giới. + Giải pháp kỹ thuật - Xử lý thực bì: Phát dọn thực bì toàn diện, xếp dọn thực bì đã phát thành từng giải theo đường đồng mức (giữa 2 hàng cây) - Làm đất: làm đất theo phương thức cục bộ, đào và lấp hố trước khi trồng 1 tháng, kích thước hố trồng keo là 40 x 40 x 40 cm, hố trồng cây bản địa có kích thước 50 x 50 x 50 cm. - Mật độ trồng: Keo lai 830 cây/ ha (6 x 2m). Cây bản địa 660 cây/ ha trồng xen giữa 2 hàng Keo (6 x 2,5m) Các loài cây trồng trên có tiêu chuẩn như sau: - Keo: được gieo từ hạt trong bầu PE , có chiều cao H  0,4m, Do  0,4 cm, cân đối, sinh lực tốt không sâu bệnh. - Cây bản địa: được giao từ hạt trong bầu PE, cây con đạt trên 20 tháng tuổi với H  0,6 - 0,75 m, Do  0,5 – 0,7 cm, cân đối, sinh lực tốt không sâu bệnh. - Thời vụ trồng vào vụ xuân hè (tháng 5 - 6) - Bón phân: bón lót 200g phân vi sinh sông gianh và 200g NPK 5:10:3/ hố. Bón thúc 150g NPK 5:10:3. + Chăm sóc: