Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu một số chỉ tiêu cấu trúc và hiệu quả kinh tế - môi trường của rừng nông lâm kết hợp tại vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình

Chia sẻ: Tri Lộ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:93

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm xác định được một số chỉ tiêu cấu trúc và hiệu quả KT – MT của rừng NLKH; về thực tiễn Đề xuất được một số giải pháp kỹ thuật và KT - XH nhằm nâng cao hiệu quả KT - MT của rừng NLKH. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

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 một số chỉ tiêu cấu trúc và hiệu quả kinh tế - môi trường của rừng nông lâm kết hợp tại vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Canh tác nông lâm kết hợp (NLKH) là một hướng đi có triển vọng ở trung du và vùng núi Việt Nam, nhằm giải quyết nhu cầu về lâm sản và bảo vệ môi trường sinh thái. So với một số dạng rừng khác, rừng NLKH có những ưu điểm nổi trội vì nó là một hệ sinh thái (HST) rừng, có thể cung cấp nguồn sống cho người dân với thời gian cho thu nhập nhanh và sớm. Vì vậy, phát triển rừng NLKH đã trở thành một xu thế và một phương thức sử dụng đất được chú ý nhiều. Tuy nhiên, hiệu quả kinh tế - môi trường (KT – MT) của rừng NLKH cũng rất khác nhau và phụ thuộc chặt chẽ vào cấu trúc của loại rừng này. Việc nghiên cứu đồng thời cả ba chỉ tiêu cấu trúc, kinh tế và môi trường không chỉ có ý nghĩa đánh giá hiện trạng của rừng mà còn giúp cho việc cải thiện cấu trúc, thông qua đó đạt được những mục tiêu về kinh tế và môi trường. Mặc dù vậy, cho đến nay ở vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình vẫn còn thiếu những nghiên cứu về những vấn đề nêu trên. Hạn chế đó đã làm cho nhiều khu rừng NLKH chưa phát huy tốt các chức năng kinh tế và phòng hộ, tính ổn định của rừng NLKH chưa cao. Để góp phần giải quyết những vấn đề bức xúc nêu trên, Đề tài: “Nghiên cứu một số chỉ tiêu cấu trúc và hiệu quả kinh tế - môi trường của rừng nông lâm kết hợp tại vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình” đã được thực hiện. Phương hướng của Đề tài là: đánh giá cấu trúc rừng NLKH, xác định một số chỉ tiêu phản ánh hiệu quả kinh tế và môi trường của loại rừng này. Tiếp theo là đề xuất mô hình cấu trúc rừng hợp lý và giải pháp kỹ thuật, kinh tế - xã hội (KT – XH) nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của rừng. Vì hạn chế về thời gian và kinh phí, Đề tài chỉ thực hiện tại hai xã thuộc vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình là xã Thung Nai – huyện Cao Phong và xã Vầy Nưa - huyện Đà Bắc, tỉnh Hoà Bình, với sự tập trung vào bốn loại rừng NLKH phổ biến.
2 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Một số quan điểm về cấu trúc, hiệu quả KT - MT của rừng NLKH (1) Quan điểm về cấu trúc Bất kỳ một kiểu rừng nào cũng là tập hợp của các loài cây trong lâm phần. Mặc dù hiện nay còn có những cách hiểu khác nhau về khái niệm lâm phần, nhưng đều thống nhất coi bộ phận cây gỗ trong lâm phần là quan trọng hơn cả. Tập hợp cây rừng sinh trưởng và phát triển trên một điều kiện lập địa, hình thành một mật độ, một tàn che, tức là tạo nên một hoàn cảnh rừng, một đơn vị sinh vật học hoàn chỉnh. Trong quá trình vận động và phát triển giữa các cây gỗ với nhau và giữa chúng với hoàn cảnh luôn có một mối quan hệ hữu cơ. Trong điều kiện xác định nào đó, sự liên hệ này tạo nên những quy luật gọi là cấu trúc rừng. Theo Bertram Hush (1971) [35]: “cấu trúc rừng là sự sắp đặt các loài cây và kích thước của chúng trên một đơn vị diện tích rừng nào đó. Nhìn nhận sự sắp xếp cây rừng theo không gian thẳng đứng sẽ thấy cấu trúc tầng thứ của lâm phần, nếu xét theo không gian nằm ngang sẽ được cấu trúc mật độ hay hình thái phân bố của cây rừng trong lâm phần.” (2) Quan điểm về hiệu quả kinh tế (HQKT) Hiệu quả của một mô hình canh tác là tổng lợi nhuận thu được từ một đơn vị diện tích và trong một đơn vị thời gian của mô hình canh tác. Hiệu quả của một mô hình canh tác thường được xác định bằng cách lấy tổng các nguồn lợi thu được trừ đi những khoản chi phí cần thiết để thực hiện các hoạt động canh tác. Theo phương pháp phân tích kinh tế động của P.K.R.Nair (1993) [44], HQKT là một phạm trù kinh tế phản ánh mặt chất lượng của các hoạt động kinh doanh. Mục tiêu của sản xuất là đáp ứng nhu cầu ngày càng
3 tăng về vật chất và tinh thần của toàn xã hội, trong khi nguồn lực sản xuất xã hội ngày trở lên khan hiếm. Việc nâng cao HQKT là một đòi hỏi khách quan của mọi nền sản xuất xã hội. (3) Quan điểm về hiệu quả môi trường (HQMT) Theo G. Fiebiger (1993) [38], HQMT là khả năng của HST hay của loại hình canh tác trong việc cải thiện môi trường sinh thái, như: môi trường không khí, đất, nước, v.v… (4) Quan điểm về rừng NLKH Thuật ngữ rừng NLKH mới xuất hiện trong khoảng 10 năm trở lại đây, sau khi thuật ngữ NLKH được nhận thức rõ và phổ biến. Theo FAO (1996) [37]: “NLKH là tên gọi chung cho các hệ thống và kỹ thuật sử dụng đất, trong đó những cây thân gỗ sống lâu năm (cây gỗ, cây bụi, các cây thuộc họ cau dừa, tre nứa) được kết hợp một cách có tính toán trên cùng một đơn vị kinh doanh với các loài thân thảo và chăn nuôi. Sự kết hợp này có thể tiến hành đồng thời hoặc kế tiếp nhau về mặt không gian và thời gian. Trong các hệ thống NLKH, cả hai yếu tố sinh thái học và kinh tế tác động qua lại lẫn nhau với các bộ phận hợp thành nên hệ thống đó ”. Theo FAO (1998): “rừng NLKH (Agroforest) là rừng được trồng cây nông nghiệp với sự tương tác qua lại giữa các thành phần của nông nghiệp và lâm nghiệp trong một bối cảnh của quản lý tài nguyên thiên nhiên”. 1.1.2. Thành quả nghiên cứu (1) Nghiên cứu về cấu trúc Cấu trúc rừng là hình thức biểu hiện bên ngoài của những mối quan hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường sống. Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ sinh thái bên trong của quần xã, từ đó có cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp.
4 Trong nghiên cứu cấu trúc rừng, người ta chia thành ba dạng cấu trúc: cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc của lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc rừng chính là hình thức bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của HST rừng. a) Về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng Vấn đề về cơ sở sinh thái học nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng đã được Baur G.N (1964) [2] nghiên cứu. Trong đó, tác giả tập trung vào việc nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó, tác giả đã đưa ra những tổng kết hết sức phong phú về các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh nhằm đem lại rừng cơ bản là đều tuổi, rừng không đều tuổi và các phương thức xử lý, cải thiện rừng mưa. Đến năm 1965, Catinot R [3] đã nghiên cứu cấu trúc hình thái rừng thông qua việc biểu diễn các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến,v.v… Đến năm 1971, Odum E.P [20] đã hoàn chỉnh học thuyết về HST trên cơ sở thuật ngữ HST (ecosystem) của Tansley A.P, năm 1935. Khái niệm HST được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học. b) Về mô tả hình thái cấu trúc rừng Kraft (1884), lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng. Ông chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng. Phân cấp của Kraft phản ánh được tình
5 hình phân hoá cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản và dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài đều tuổi. Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi. Sampion Gripfit (1948), khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi có kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp cũng dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1996) [30]. Khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới, nhiều tác giả có ý kiến khác nhau trong việc xác định tầng thứ, trong đó có ý kiến cho rằng, kiểu rừng này chỉ có một tầng cây gỗ mà thôi. Richard P.W (1952) [27] phân rừng ở Nigeria thành sáu tầng với các giới hạn chiều cao là 6 ÷ 12 m, 12 ÷ 18 m, 18 ÷ 24 m, 24 ÷ 30 m, 30 ÷ 36 m, 36 ÷ 42 m, nhưng thực chất đây chỉ là các lớp chiều cao. Odum E.P (1971) [20] nghi ngờ sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600m ở Puecto-Rico và cho rằng không có sự phân tầng trong khối tán ở một tầng riêng biệt nào cả. Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về tầng thứ thường đưa ra những nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ giới nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. Tóm lại, trên thế giới các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có nhiều công trình nghiên cứu công phu và đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng NLKH phục vụ cho công tác phòng hộ tại các vùng hồ còn rất ít.
6 (2) Nghiên cứu về HQKT HQKT là một trong những chỉ tiêu quan trọng, là mục tiêu của hoạt động canh tác. Tuy nhiên, việc xác định chính xác HQKT cũng không đơn giản, ngay trong điều kiện thí nghiệm HQKT cũng biến động, nó phụ thuộc vào nhiều nhân tố khách quan như: biến động về giá cả vật tư, thiết bị và các yếu tố chi phí đầu vào cũng như những biến động thị trường của các sản phẩm bán ra v.v… Còn trong điều kiện thực tế sản xuất ngoài những nhân tố ảnh hưởng trên, HQKT còn phụ thuộc vào biến động điều kiện thời tiết từng năm, trình độ kỹ thuật của người dân, mức độ tác động của thiên tai v.v… Cho nên để đánh giá HQKT người ta đã đưa ra nhiều phương pháp khác nhau, từ điều tra thu thập thông tin đến xử lý, phân tích đánh giá hiệu quả. Về phương pháp điều tra: vào cuối thập kỷ 80, tổ chức lương thực thế giới đã đề xuất phương pháp đánh giá nhanh nông thôn - RRA (Rapid Rural Appraisal) và phương pháp đánh giá nhanh nông thôn có sự tham gia của ngườidân – PRA (Particypatory Rural Appraisal) (Teunchai Lahkaviwattanakul và ChunkLai, 1994). Theo những phương pháp này, HQKT của một phương thức canh tác được xác định trên cơ sở phân tích các thông tin do người dân tự điền vào các phiếu thăm dò in sẵn. Phương pháp thường cho kết quả nhanh chóng, phản ánh đầy đủ những quan tâm của cộng đồng. Tuy nhiên, thông tin thu được thường tản mạn, phụ thuộc nhiều vào đánh giá chủ quan của người dân. Vì vậy, cần phải có những tiếp cận khéo léo, để người dân tự nguyện cung cấp những thông tin chính xác. Năm 1987 hội nghị quốc tế về RRA được tổ chức tại trường đại học Khonken (Thailand), hội nghị đã thảo luận để thống nhất về phương pháp luận của RRA trong phân tích đánh giá các dự án nông lâm nghiệp (NLN). Tiếp theo đó PRA được bổ sung và phát triển rộng rãi, khẳng định vai trò của nó như là một công cụ để đánh giá các dự án. Trong thời gian này Gilmour (1990) [39] đã tổng kết các phương pháp tiếp cận lấy nông dân
7 làm trung tâm (People centred Appraisal). Đây cũng chính là cơ sở của PRA ở Trung đông và Bắc Phi để đánh giá các dự án lâm nghiệp thừa kế kinh nghiệm của J.Theis và H.M.Grady (1992), A.Palinswang (1992). Mặc dù chưa có phương pháp thích hợp hơn để thay thế RRA và PRA, nhưng cũng phải nói rằng những phương pháp này còn có hạn chế nhất định như không có khả năng đánh giá bản chất của những vấn đề kỹ thuật. R.Rhoader (1992) [47] đã vận dụng phương pháp đánh giá nông thôn có sự tham gia của người dân PRA để xây dựng phương pháp “từ nông dân trở lại với nông dân”. Phương pháp này tỏ ra có nhiều ưu điểm, các thông tin được kiểm tra chéo nhiều lần qua đánh giá lẫn nhau của người dân. Nair (1993) [44] đã hoàn thiện phương pháp “từ nông dân trở lại với nông dân” để quản lý và sử dụng đất. Bằng công cụ PRA, kết hợp với phương pháp thống kê phân tích, W.Laquidon và H.R.Watson (1987) [42] đã đưa ra được những kết luận của nông dân về các mô hình canh tác trên đất dốc (SALT) ở vùng Mindanao (Phillipine). Gần đây W.Rolla (1994) [48] đã đề xuất phương pháp đánh giá tác động kinh tế xã hội và môi trường ở Phillipine. Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là sử dụng phương pháp phân tích đa diện của Nikamp (1987) [46]. Phương pháp cho phép đánh giá hiệu quả tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế, xã hội và sinh thái đối với các hệ canh tác. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế nhất định. Khi kết hợp các chỉ tiêu với nhau trong chỉ tiêu tổng hợp chung có thể xảy ra hiện tượng các chỉ tiêu thứ yếu lấn át các chỉ tiêu quan trọng do các chỉ tiêu đưa vào tham gia tính toán không đồng nhất. (3) Nghiên cứu về HQMT HQMT mà rừng NLKH mang lại được thể hiện ở nhiều mặt, đó là: khả năng giữ nước, bảo vệ đất chống xói mòn v.v…Những vấn đề này cũng được nhiều tác giả nghiên cứu.
8 a) Khả năng giữ nước của đất rừng Nước thấm vào đất sẽ chiếm lĩnh các khoảng hổng không khí trong đất, sau đó dần dần chuyển động xuống phía hướng mạch nước ngầm. Lượng nước do ảnh hưởng của trọng lực chảy xuống phía dưới đó là nước trọng lực. Một số dạng nước khác được giữ lại trong đất dưới ảnh hưởng của năng lượng bề mặt của đất và dưới ảnh hưởng của lực mao quản. Đó là dạng nước hấp phụ chặt, hấp phụ hờ, nước mao quản. Theo Rode và Koloskốp, độ trữ ẩm hấp phụ cực đại là lượng nước lớn nhất mà đất giữ lại nhờ lực hấp phụ, hoặc nói một cách khác là lượng nước lớn nhất của nước liên kết chặt. Theo Lêbêđev, độ trữ ẩm phân tử cực đại là lượng nước lớn nhất được giữ lại trong đất nhờ lực phân tử bao gồm nước hút ẩm không khí cực đại và nước màng. Theo Rôđe (1952,1963,1969), Rôzôp (1936), Astapôp (1943), Katriski (1970) độ trữ ẩm cực đại là lượng nước lớn nhất mà đất giữ lại được sau khi nước trọng lực đã rút chảy và không có hiện tượng dâng mao quản từ dưới mạch nước ngầm lên. Nghiên cứu về khả năng giữ nước của đất rừng, Trung Quốc thường dùng lượng nước bão hoà phi mao quản trong đất rừng để tính toán, theo kết quả nghiên cứu, Hà Đông Ninh (1991) - dẫn theo Bùi Hiếu (2002) [13], mỗi ha đất rừng tàng trữ được lượng nước là 641-679 tấn/năm. Trung tâm thực nghiệm Gunnarsholt giới thiệu công trình nghiên cứu về chu kỳ tính toán độ ẩm đất tại rừng dựa trên nguyên tắc: tính toán thể tích lớp bề mặt, phẫu đồ thể tích thế năng nước trong đất. Nhìn chung những nghiên cứu về khả năng giữ nước của đất của các tác giả là đa dạng, bước đầu đã có những kết quả nhất định có thể áp dụng vào thực tế NLN.
9 b) Khả năng bảo vệ đất chống xói mòn 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[15]). Những ô thí nghiệm được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như thực bì, loại đất, độ dốc mặt đất, lượng mưa tới dòng chảy và xói mòn đất. Trong công trình này Volni cũng nghiên cứu ảnh hưởng của loại 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 (Hudson N, 1981 [15]) thấy rằng các loại đất khác nhau có biểu hiện khác nhau trong các pha của xói mòn đất do nước. Ellison 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 một phương hướng mới trong nghiên cứu xói mòn đất, đã làm thay đổi quan điểm nghiên cứu về xói mòn và khẳng định khả năng bảo vệ đất của lớp thảm thực vật. Nó 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 tiến hành 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). Các nhà nghiên cứu nổi tiếng trong giai đoạn này là: Ellison (Hudson N, 1981[15]), Wischmeier W.H, (1978) [50], Kirkby M.J và Chorley (1967) [41]… Kết quả quan trọng của nghiên cứu xói mòn và khả năng bảo vệ đất trong giai đoạn này là xây dựng được phương trình mất đất ở trường Đại học Tổng hợp Pardiu (Mỹ) vào cuối năm 1950 (Hudson N, 1981[15]). Sau đó phương trình này được W.H.Wischmeier hoàn chỉnh dần (Wischmeier W.H, (1978) [50]). Phương trình mất đất đã làm sáng tỏ vai trò của từng nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn. Nó còn
10 có tác dụng định hướng cho nhiều nghiên cứu nhằm xác định quy luật xói mòn và nghiên cứu các mô hình canh tác bền vững ở các khu vực có điều kiện địa lý khác nhau. Tuy nhiên, sử dụng phương trình mất đất phổ dụng vẫn gặp phải những khó khăn nhất định đòi hỏi phải có những nghiên cứu bổ sung để điều chỉnh các hệ số cho phù hợp với điều kiện địa lý, địa chất, thổ nhưỡng, tập quán canh tác và đặc tính cây trồng ở từng địa phương. Kết quả nghiên cứu của G. Fiebiger (1993) [38] 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 – Techtona 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 falcatarica với tầng tán cao hơn 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 mưa có năng lượng gây xói mòn bằng 147% so với năng lượng của hạt mưa rơi tự nhiên (G. Fiebiger, 1993 [38]). 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 phiến lá phải nhỏ, càng nhỏ càng tốt. Những nghiên cứu khác cho thấy rằng: cây bui, thảm tươi và vật rơi rụng có vai trò rất lớn trong việc hạn 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. FAO (1994a, 1994b) [8], [9] đã tổng kết về nhiều tài liệu nghiên cứu về xói mòn đất dưới các loại rừng và các kiểu sử dụng đất khác nhau và đã chỉ ra rằng, quá trình tích lũy sinh khối là cơ chế sinh vật học chủ yếu để khống chế xói mòn đất. Ở Trung Quốc, trong lĩnh vực nghiên cứu hiệu quả nuôi dưỡng nguồn nước, bảo vệ đất của rừng phòng hộ đã đề cập nhiều về ảnh hưởng của tán rừng đối với động năng của mưa dưới góc độ năng lượng (Dư Tân Hiểu, 1991 [53]); đã phân
11 tích tác dụng của bộ rễ cây trên bề mặt đất dốc đối với sự ổn định của thành phần cơ giới để nghiên cứu tác dụng khống chế xói mòn trọng lực của rừng dưới góc độ lực học; nghiên cứu về hệ số độ thô của bề mặt đất rừng để phân tích tác dụng cản trở làm chậm tốc độ dòng chảy trên mặt đất rừng (Trương Hồng Giang, 1993 [52]). Lý Xuân Dương (1991 – dẫn theo Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001 [51]) đã sử dụng các phương pháp đóng đinh, phương pháp vòng nhuộm màu, phương pháp so sánh, phương pháp rãnh định lượng, để xác định lớp đất mặt bị mất trên bề mặt đất của 96 bãi đo dòng chảy khác nhau thuộc khu Mạo Nhi Sơn, sau đó lấy lượng ngăn giữ nước của thảm thực vật và lượng hút giữ nước của thảm mục làm biến số để xây dựng mô hình hồi quy phi tuyến tính về lượng đất xói mòn. (4) Nghiên cứu về rừng NLKH Trên thế giới, lịch sử phát triển NLKH có từ rất lâu, khó có thể xác định một cách chính xác thời điểm mà tại đó cội nguồn của các hệ thống NLKH ra đời. Mặc dù vậy, người ta vẫn thừa nhận rằng sự hình thành các hệ thống NLKH cận đại gắn liền với sự hình thành và phát triển của hai nghành khoa học: nông học và lâm học. Tiền sử NLKH là ở Châu Âu, từ thời trung cổ nhân dân đã có tập quán là chặt hạ cây rừng, phát bãi, phá rừng làm nương rẫy sau đó trồng cây nông nghiệp kết hợp cây gỗ (có thể gieo hạt cây gỗ trước, đồng thời hoặc sau khi đã trồng cây nông nghiệp). Hệ thống này được phát triển phổ biến ở Phần Lan cho tới cuối thế kỷ XIX và được duy trì ở một số vùng trên nước Đức cho đến tận những năm 20 của thể kỷ XX. Đã có nhiều tác giả định nghĩa về NLKH như: Cete – 1977, King và Chedler – 1978, Comtre – 1979…Song định nghĩa hiện nay được coi là đầy đủ và được thừa nhận rộng rãi là định nghĩa của Lundgren B.O – 1982 như sau: “NLKH là tên gọi chung cho hệ thống kỹ thuật sử dụng đất, trong đó những cây thân gỗ sống lâu năm (cây gỗ, cây bụi, các cây họ cau – dừa, tre – nứa,…) được kết hợp một cách có tính toán trên cùng một đơn vị diện tích
12 kinh doanh với các loài cây thân thảo hoặc chăn nuôi”. Sự kết hợp này có thể tiến hành đồng thời hoặc kế tiếp nhau về mặt không gian và thời gian. Trong hệ thống NLKH, cả yếu tố sinh thái học và yếu tố kinh tế có tác dụng qua lại lẫn nhau với các bộ phận hợp thành hệ thống đó”. Như vậy, ta có thể nhận thấy đặc điểm chủ yếu của hệ thống NLKH đó là: - NLKH thông thường có hai hay nhiều loài cây (có thể gồm cả thực vật và động vật) nhưng ít nhất một trong số chúng phải là loài cây gỗ sống lâu năm. - Một hệ thống NLKH luôn có hai hoặc nhiều sản phẩm đầu ra. - Chu kỳ của hệ thống NLKH luôn lớn hơn 1 năm. - Một hệ thống NLKH dù đơn giản nhất cũng phức tạp hơn là một hệ thống độc canh cả về phương diện kinh tế học và sinh thái học (bao gồm cả cấu trúc và chức năng sinh thái học). NLKH có vai trò quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề về lương thực, thực phẩm, hạn chế suy giảm về tài nguyên rừng, bảo vệ và nâng cao độ phì của đất. Chính vì lẽ đó, mà ngay từ các kỳ họp năm 1967 và 1969 của tổ chức lương thực và nông nghiệp thế giới (FAO) đã quan tâm đến vấn đề này và đi đến một sự thống nhất đúng đắn là: “áp dụng các biện pháp NLKH là phương pháp tốt nhất để sử dụng đất rừng nhiệt đới một cách hợp lý, tổng hợp, nhằm giải quyết vấn đề lương thực, thực phẩm và sử dụng lao động dư thừa đồng thời thiết lập lại cân bằng sinh thái của môi sinh” [36]. Một trong những nghiên cứu thành công là : đã tìm ra hệ thống canh tác kỹ thuật trên đất dốc (SALT) nhằm sử dụng đất dốc bền vững đã được trung tâm đời sống nông thôn Bapstit Mindanao philipin tổng kết, hoàn thiện và phát triển từ những năm 1970 đến nay. Cho đến năm 1992, đã có bốn mô hình tổng hợp về kỹ thuật canh tác nông nghiệp bền vững trên đất dốc được các tổ chức quốc tế ghi nhận đó là:
13 - Mô hình SALT1 (Slopping Agriculture Land Technology) đây là mô hình tổng hợp trên cơ sở các biện pháp bảo vệ đất với sản xuất lương thực. Kỹ thuật này với cơ cấu cây trồng gồm: 25% cây lâm nghiệp + 25% cây lưu niên (cây nông nghiệp) + 50% cây nông nghiệp hàng năm. - Mô hình SALT2 (Simple Agro - Livestock Technology) đây là mô hình kinh tế nông súc kết hợp đơn giản với cơ cấu sử dụng đất là 40% dành cho sản xuất nông nghiệp + 40% cho chăn nuôi + 20% làm nhà và chuồng trại. - Mô hình SALT3 (Sustainable Agro - forest Land Technology) đây là mô hình NLKH bền vững với cơ cấu sử dụng đất gồm 40% đất dành cho nông nghiệp + 60% dành cho lâm nghiệp. Mô hình canh tác này đòi hỏi phải có sự đầu tư cao cả về nguồn lực, vốn đầu tư cũng như kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm. - Mô hình SALT4 (Small Agro – fruit Livehood Technology) đây là mô hình kỹ thuật sản xuất nông nghiệp kết hợp với cây ăn quả trên quy mô nhỏ. Trong mô hình này, ngoài đất dành cho trồng cây lương thực, trồng cây lâm nghiệp, hàng rào xanh, còn dành ra một phần đất để trồng cây ăn quả với cơ cấu sử dụng đất gồm: 60% đất dành cho lâm nghiệp + 15% đất dành cho nông nghiệp + 25% đất dành cho cây ăn quả. Để đánh giá các hệ thống NLKH hiện có vào tháng 9 năm 1982 chương trình điều tra thống kê các hệ thống NLKH (A.F.S.I – Agroforestry Systems Inventory) được đưa vào hoạt động. Kết quả của chương trình này cho phép ICRAF xây dựng hệ thống phân loại của các hệ sử dụng đất trên thế giới, với những hệ thống phân loại dựa trên cơ sở: cấu trúc, chức năng, tương quan KT - XH, trình độ quản lý và ảnh hưởng sinh thái học của hệ thống. Trên cơ sở phân loại đó, các nhà khoa học đã phân loại các hệ thống và các phương thức NLKH trên thế giới bao gồm:
14 + Hệ Nông – Lâm: cây trồng bao gồm cả cây gỗ, cây bụi và các cây thân thảo (Những cây nông nghiệp, công nghiệp và cây lâm nghiệp) + Hệ Lâm – Súc: cây gỗ, đồng cỏ và chăn nuôi dưới tán cây gỗ + Hệ Nông – Lâm – Súc: các cây nông nghiệp, lâm nghiệp kết hợp với đồng cỏ chăn nuôi gia súc + Các hệ thống khác (các vùng trồng cây đa dụng, nuôi ong với cây gỗ, nuôi trồng thủy sản với cây gỗ) NLKH đã được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới. Tuy nhiên, việc xây dựng các hệ thống NLKH và áp dụng các phương thức canh tác phù hợp với các điều kiện sinh thái, nhân văn từng vùng, từng khu vực khác nhau vẫn đang là vấn đề cần thiết được tiếp tục nghiên cứu. Hơn nữa, để đánh giá hiệu quả của các mô hình NLKH, sự phù hợp của các phương thức canh tác cũng cần được thảo luận và thống nhất. 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Một số quan điểm về cấu trúc, hiệu quả KT – MT của rừng NLKH (1) Quan điểm về cấu trúc Phân bố số cây theo đường kính, phân chia tầng thứ và phân bố số cây theo chiều cao, những đặc trưng này thường được mô tả theo đơn vị lâm phần của Đồng Sỹ Hiền (1974) [11]. Theo tác giả, đó là: “tổng thể những cây hình thành một khoảnh rừng thuần nhất nhiều hay ít. Vì thế, trong thực tiễn rừng tự nhiên nhiệt đới nước ta chỉ cần có những cây dù khác loài khác tuổi mọc thành rừng, nghĩa là cùng nhau sinh trưởng trên một đơn vị diện tích nào đó với một mật độ nhất định, hình thành một tàn che thì có thể tạo thành hoàn cảnh rừng và khoảnh rừng ấy hình thành một đơn vị sinh vật học, một lâm phần có quy luật xác định”. Luận điểm này đã được các nhà nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên nước ta vận dụng trong các công trình khoa học của mình.
15 (2) Quan điểm về HQKT HQKT là một phạm trù kinh tế phản ánh về mặt chất lượng của các hoạt động kinh tế. Mục đích sản xuất KT - XH là đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về vật chất và tinh thần của toàn xã hội khi nguồn lực sản xuất xã hội ngày càng trở lên khan hiếm, yêu cầu công tác quản lý kinh tế là phải nâng cao chất lượng hoạt động kinh tế dẫn đến xuất hiện các phạm trù HQKT. (3) Quan điểm về HQMT Đánh giá HQMT là công cụ thông tin có nhiệm vụ phân tích, xác định HQMT, các chi phí môi trường và tổn thất tài nguyên thiên nhiên là do hoạt động của con người gây ra. Theo tác giả Nguyễn Thành Bang (1995) [1], HQMT chính là hiệu quả về mặt sinh thái mà rừng mang lại trong việc tăng lượng nước thấm vào đất, giảm thiểu quá trình xói mòn trong quá trình phát triển của rừng. (4) Quan điểm về rừng NLKH Quan niệm về rừng NLKH còn khá mới, chưa được nhiều tác giả nhắc đến. Theo Phạm Văn Điển (2004) [6]: “rừng NLKH là rừng có sự tham gia của cây lâm nghiệp với cây nông nghiệp hoặc vật nuôi, trong đó độ tàn che của tán lá cây gỗ sống lâu năm chiếm từ 30% trở lên, chiều cao của cây gỗ (cây lâm nghiệp, cây ăn quả) từ 5 mét trở lên”. 1.2.2. Thành quả nghiên cứu (1) Nghiên cứu về cấu trúc Nhiều tác giả trong nước đã tập trung nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng nhằm phục vụ kinh doanh, phòng hộ ổn định, sản xuất lâu dài liên tục. Có thể điểm qua một số công trình như sau: Trần Ngũ Phương (1970) [22] đã chỉ ra những đặc điểm cấu trúc của thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam trên cơ sở kết quả điều tra tổng quát
16 về tình hình rừng miền Bắc Việt Nam (1961÷ 1965) trong đó nhân tố cấu trúc đầu tiên được nghiên cứu là tổ thành. Đào Công Khanh (1996) [17], Bảo Huy (1993) [16] đã căn cứ vào tổ thành loài cây mục đích để phân loại rừng phục vụ cho việc xây dựng các biện pháp lâm sinh. Lê Sáu (1996) [28] đã dựa vào hệ thống phân loại của Thái Văn Trừng kết hợp với hệ thống phân loại của Loeschau, chia rừng ở khu vực Kon Hà Nừng thành 6 trạng thái. Trong những công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng tại Việt Nam, đáng chú ý nhất là công trình nghiên cứu của tiến sĩ khoa học Nguyễn Văn Trương về “Quy luật cấu trúc rừng hỗn loài” được công bố vào năm 1983 [33]. Theo tác giả, nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng phải tập trung làm rõ những vấn đề về thành phần loài cây, tìm hiểu về cấu trúc của từng loại rừng, cấu trúc đứng, cấu trúc đường kính của rừng, phân bố số cây và tổng diện ngang thân cây trên mặt đất, cấu trúc các nhóm loài cây, sinh thái loài cây, tái sinh và diễn thế các thế hệ cây rừng. Từ đó dẫn đến những kết luận logic cần thay đổi những biện pháp xử lý rừng có hiệu quả, vừa cung cấp được gỗ, vừa nuôi dưỡng và tái sinh được rừng, thêm cơ sở khoa học để góp phần giải đáp tốt bài toán có ý nghĩa chiến lược đối với nghề rừng ở nước ta. Trong nghiên cứu về cấu trúc đứng, ông không đi theo con đường cũ của Paul maurand, W.Richards, Thái Văn Trừng là nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên vẫn dừng lại ở dạng vẽ phẫu đồ đứng nhằm đem lại cho mọi người một hình tượng về cấu trúc đứng, nhưng chưa làm sáng tỏ tính quy luật của nó, nghĩa là mô tả đối tượng là chính. Phân loại rừng theo định tính, theo xu hướng hiện đại, ông đã dùng phương pháp toán học để tiếp cận nghiên cứu của đối tượng rừng. Từ đó biểu diễn quy luật tự nhiên của rừng bằng định lượng theo mô hình toán học. Như vậy, lần đầu tiên nước ta có một công trình
17 nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên bằng phương pháp toán sinh học. Phương pháp này sẽ dẫn tới việc nắm vững những quy luật của rừng nhiệt đới. Công trình không dừng lại việc tìm hiểu và phát hiện ra quy luật mà tác giả còn phác hoạ ra khái niệm về cấu trúc rừng chuẩn có giá trị nâng cao lý luận phục vụ cho thực tiễn. Có thể thấy rằng, trong thiên nhiên không có rừng chuẩn và ngày nay trong quá trình dẫn dắt cũng khó mà có thể đạt đến trạng thái chuẩn, nhưng việc chuẩn hoá rừng theo một mô hình toán học là một sáng tạo. Từ đó, có thể vạch ra những định hướng cho quá trình xử lý rừng tích cực nhất, đem lại hiệu quả tối ưu. Năm 2008, tác giả Vũ Thị Thương [31] bước đầu cũng đã nghiên cứu về cấu trúc rừng NLKH và đã cũng đề xuất được mô hình cấu trúc hợp lý (bao gồm cả cây lâm nghiệp và cây nông nghiệp) theo hướng nâng cao hiệu quả KT – MT. (2) Nghiên cứu về HQKT Ở Việt Nam đánh giá hiệu quả kinh tế - môi trường của rừng được bắt đầu đề cập tới trong một số năm gần đây. Có thể kể đến nghiên cứu về HQKT của những mô hình canh tác nông nghiệp ở vùng Tuyên Quang của Viện kinh tế sinh thái (Trần Thị Quế, 1996). Tuy nhiên, do thiếu thông tin về nhiều mặt mà trong đánh giá hiệu quả còn nhiều yếu tố kinh tế chưa được tính đến. Trong những năm gần đây nghành lâm nghiệp cũng tiến hành nghiên cứu đánh giá hiệu quả của dự án phát triển lâm nghiệp, đặc biệt các dự án PAM, dự án 327 v.v… (Hoàng Xuân Tý, 1994). Tuy nhiên, vì thiếu những cơ sở khoa học cần thiết, nên phần lớn các nghiên cứu đánh giá hiệu quả KT - MT trong lâm nghiệp đều áp dụng hình thức tiếp cận lý sinh.
18 Ngoài ra, có thể kể đến một số luận văn thạc sỹ của các tác giả Trần Mạnh Hùng (2000), Đoàn Thị Mai (1997) v.v… Các tác giả cũng đã đánh giá được HQKT của các mô hình NLN mang lại. (3) Nghiên cứu HQMT a) Khả năng giữ nước của đất rừng Như chúng ta biết khả năng giữ nước của đất phụ thuộc chặt chẽ vào khả năng bốc hơi vật lý của đất. Theo Hoàng Văn Thế (1986) thì khả năng bốc hơi vật lý là khả năng bốc hơi từ đất trần còn gọi là bốc hơi khoảng trống, nó phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết, địa hình. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm đất đối với cường độ bốc hơi thực tế được Trần Viết Ổn và Trần Công Tấu (1992) [21] tìm hiểu trên đất Feralit vàng đỏ phát triển trên phù sa cổ Acrisols huyện Ba Vì – Hà Tây. Kết quả cho thấy lượng bốc hơi phụ thuộc chặt chẽ vào độ ẩm đất qua phương trình: Et = 0,18W – 2,7 Trong đó: Et là lượng bốc hơi, W là độ ẩm Theo Trần Công Tấu, Nguyễn Thị Dần (2000) khả năng giữ nước của đất có quan hệ chặt chẽ với thành phần cơ giới đất. Đất có thành phần cơ giới nặng nhất, khả năng giữ nước cũng lớn nhất và độ trữ ẩm cực đại có giá trị lớn nhất. b) Khả năng bảo vệ đất chống xói mòn Ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu bảo vệ đất đầu tiên được tiến hành từ những năm 1960. Nghiên cứu trong lĩnh vực này được thực hiện ở Viện nông hoá thổ nhưỡng, trường Đại học tổng hợp, Đại học nông nghiệp, Đại học lâm nghiệp, Đại học sư phạm Hà Nội và một số trung tâm nghiên cứu khác, Huỳnh Đức Nhân (1993) [45], O.Kardell (1993) [40], Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm (1991) [29], Vương Văn Quỳnh v.v… phương tiện hiện đại,
19 nên những công trình nghiên cứu còn ít, chưa hệ thống, các phương pháp nghiên cứu còn đơn giản (bãi đo dòng chảy tạm thời, đóng cọc đo chiều cao mặt đất v.v…). Đầu những năm 1990, khi nước ta thực hiện chương trình 327 với đối tượng chủ yếu là rừng phòng hộ, nghiên cứu về thủy văn rừng cũng được đẩy mạnh một bước. Nghiên cứu của Võ Đại Hải (1996) [10], Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997) [19] cho thấy vai trò điều tiết nước, chống xói mòn đất của rừng rất lớn: lượng nước mưa bị tán rừng ngăn cản dao động từ 5,7% đến 11,6% tùy thuộc vào từng loại rừng; lượng nước tạo thành dòng chảy ngầm và các dạng khác từ 88,2% đến 92,5% tổng lượng nước mưa; lượng nước mưa tạo thành dòng chảy mặt ở những nơi có rừng rất thấp, qua đó hạn chế khả năng hình thành lũ và lũ quét. Đây là những công trình nghiên cứu tương đối toàn diện về thủy văn rừng ở nước ta, từ khả năng giữ nước của tán rừng, dòng chảy mặt, dòng chảy men thân, tốc độ thấm nước,… cho tới khả năng giữ nước của tầng thảm tươi cây bụi, lớp thảm mục,…Kết 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. Tuy vậy, do số các dạng rừng nghiên cứu chưa được nhiều, đặc biệt là các dạng rừng trồng nên khả năng ứng dụng trong thực tiễn chưa cao. 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 bảng tra hệ số thảm thực vật (hệ số C) tương ứng với đặc điểm và cấu trúc của một số thảm rừng. Vương Văn Quỳnh và cộng sự (1994a, 1994b, 1996, 1997, 1999) [23, 24, 25, 26] đã xây dựng phương trình dự báo xói mòn đất ở Việt Nam.
20 Từ công thức tính cường độ xói mòn đất, Vương Văn Quỳnh và cộng sự (1999) [26] đã xác định tiêu chuẩn bảo vệ đất của rừng và lớp phủ thực vật nói chung thỏa mãn điều kiện d < 0,8 mm/năm (tốc độ hình thành đất nhiệt đới trong điều kiện có canh tác, Hudson N, 1981 [15]). Đối với cây trồng nông nghiệp, Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm (1999) [29] cho biết ở những nơi đất trống (thường có cỏ tự nhiên) hoặc trồng cây theo phương thức bình thường (không áp dụng các biện pháp bảo vệ đất) thì lượng đất xói mòn hàng năm từ 7 – 23 tấn/ha. Tóm lại, nghiên cứu vai trò giữ nước của rừng ở nước ta đã thu được một số thành quả chính như sau: đã định lượng được những thành phần cân bằng nước chủ yếu của một số trạng thái rừng, gồm cả rừng tự nhiên và rừng trồng; đã xác định được hệ số bảo vệ đất cho một số thảm thực vật (hệ số C) chủ yếu ở Việt Nam trên cơ sở áp dụng mô hình toán về xói mòn đất của Wischmeier và W.H.Smith; đã xây dựng được phương trình thử nghiệm dự báo xói mòn đất ở Việt Nam dựa trên các chỉ tiêu: độ dốc mặt đất, hệ số xói mòn mưa, độ xốp tầng đất mặt, độ tàn che tầng cây cao, độ che phủ của cây bụi thảm tươi, độ che phủ của vật rơi rụng, thảm mục; đã bắt đầu sử dụng phương pháp nghiên cứu định lượng với sự hỗ trợ của các mô hình toán và máy tính điện tử. Những thành quả đó đã đặt nền tảng tốt cho việc xác lập cơ sở khoa học quản lý rừng phòng hộ nguồn nước. (4) Nghiên cứu về rừng NLKH Nông dân Việt Nam đã sáng tạo nhiều hệ thống NLKH từ rất lâu đời, các mô hình NLKH có thể gặp ở mọi miền trung du và miền núi. Tuy vậy, tổng kết đánh giá trên quan điểm khoa học nghiên cứu về NLKH mới được du nhập vào Việt Nam trong mấy thập kỷ gần đây. Chương trình nghiên cứu khoa học kỹ thuật cấp nhà nước về NLKH từ năm 1981 – 1985 (chương trình số 0402) đã xúc tiến một bước quan trọng trong việc tổng kết và xây dựng các