Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu phát triển các mô hình sinh thái rừng phòng hộ ven hồ Hòa Bình. (Thí điểm tại tiểu khu 54 lòng hồ sông Đà và Khoảnh 3 xã Thung Nai, huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình)

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 19
download

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu phát triển các mô hình sinh thái rừng phòng hộ ven hồ Hòa Bình. (Thí điểm tại tiểu khu 54 lòng hồ sông Đà và Khoảnh 3 xã Thung Nai, huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình)

Mô tả tài liệu

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn trình bày tổng quan kết quả các nghiên cứu chức năng sinh thái rừng trên thế giới và ở Việt Nam. Nghiên cứu phát triển các mô hình sinh thái rừng phòng hộ ven hồ Hòa Bình (thí điểm tại Tiểu khu 54 lòng hồ Sông Đà và khoảnh 3 xã Thung Nai, huyện Cao Phong tỉnh Hòa Bình), thông qua việc: đánh giá các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội; tìm hiểu hiện trạng các mô hình trồng rừng phòng hộ xây dựng; diễn biến của một số yếu tố khí tượng và thảm thực vật; hiệu quả chống xói mòn; hiệu quả điều tiết dòng chảy bề mặt; lượng dinh dưỡng bị mất theo các dòng chảy bề mặt ... Từ đó đưa ra các giải pháp kỹ thuật và giải pháp kinh tế-xã hội nhằm phát triển các mô hình phục hồi rừng phòng hộ xung yếu ven hồ sông Đà tỉnh Hòa Bình.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu phát triển các mô hình sinh thái rừng phòng hộ ven hồ Hòa Bình. (Thí điểm tại tiểu khu 54 lòng hồ sông Đà và Khoảnh 3 xã Thung Nai, huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình)

LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ OANH ĐỀ TÀI NGHIÊN CƯÚ PHÁT TRIỂN CÁC MÔ HÌNH SINH THÁI RỪNG PHÒNG HỘ VEN HỒ HOÀ BÌNH. (THÍ ĐIỂM TẠI TIỂU KHU 54 LÒNG HỒ SÔNG ĐÀ VÀ KHOẢNH 3 XÃ THUNG NAI, HUYỆN CAO PHONG TỈNH HOÀ BÌNH) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, 2012
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ OANH ĐỀ TÀI NGHIÊN CƯÚ PHÁT TRIỂN CÁC MÔ HÌNH SINH THÁI RỪNG PHÒNG HỘ VEN HỒ HOÀ BÌNH. (THÍ ĐIỂM TẠI TIỂU KHU 54 LÒNG HỒ SÔNG ĐÀ VÀ KHOẢNH 3 XÃ THUNG NAI - HUYỆN CAO PHONG TỈNH HOÀ BÌNH) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên nghành: Sinh thái môi trường Mã số: 60 85 02 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN VĂN THỤY Hà Nội, 2012 2
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thày hướng dẫn PGS.TS Trần Văn Thuỵ - Bộ môn Sinh thái môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên Hà Nội đã tận tình hướng dẫn khoa học cho tôi trong suốt thời gian qua. Tôi xin cảm ơn các thày cô trong khoa Môi trường, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi hoàn thành luận văn này cũng như khoá học của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2012 Học Viên Nguyễn Thị Oanh 3
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 MỤC LỤC Lời cảm ơn Danh Mục Bảng................................................................................................... . Danh Mục hình..................................................................................................... Các từ viết tắt....................................................................................................... Mở đầu.................................................................................................................1 Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu........................................................3 Kết quả các nghiên cứu chức năng sinh thái rừng trên thế giới và ở Việt Nam......................................................................................................................3 1.1.1. Trên thế giới ..................................................................................3 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước...................................................7 Chương 2. Đối tượng, mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu.......................................................................................................................14 2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu........................................................14 2.2. Mục tiêu nghiên cứu..........................................................................14 2.3. Nội dung nghiên cứu.........................................................................15 2.4. Phương pháp nghiên cứu...................................................................15 2.2.1. Phương pháp ngoại nghiệp......................................................15 2.2.2. Phương pháp nội nghiệp..........................................................18 2.2.2.1. Phương pháp kế thừa........................................................18 2.2.2.2. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm...............18 2.2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu.................................................................................................19 Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận...................................................20 3.1. Khái quát đánh giá các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu........................................................................................................................20 3.1.1. Điều kiện tự nhiên..........................................................................20 3.1.1.1. Vài nét về khu vực phòng hộ sông Đà và thuỷ điện Hoà Bình..............................................................................................20 4
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 3.1.1.2. Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu........................22 a. Vị trí địa lý...........................................................................22 b. Địa hình...............................................................................22 c. Khí hậu................................................................................23 d. Thuỷ văn..............................................................................24 e. Điều kiện thổ nhưỡng...........................................................25 g. Tài nguyên rừng...................................................................26 h. Tài nguyên động vật.............................................................28 3.1.2. Điều kiện Kinh tế- xã hội.....................................................................29 3.1.2.1. Những tác động của hồ chứa Hoà Bình tới đời sống kinh tế xã hội và môi trường vùng ven hồ.....................................................................................29 3.1.2.2. Dân số, dân tộc và lao động.....................................................29 a. Dân số...................................................................................30 b. Đặc điểm kinh tế..................................................................31 3.2. Hiện trạng các mô hình trồng rừng phòng hộ xây dựng tại khu vực nghiên cứu...........................................................................................................................33 3.3. Diễn biến của một số yếu tố khí tượng tại khu vực nghiên cứu.......................35 3.4. Diễn biến thảm thực vật tại các mô hình nghiên cứu.......................................38 3.5. Hiệu quả chống xói mòn của các mô hình nghiên cứu.....................................40 3.6. Hiệu quả điều tiết dòng chảy bề mặt tại các mô hình nghiên cứu....................44 3.7. Ảnh hưởng của các mô hình tới tính chất đất...................................................47 3.8. Lượng rơi rụng tại các mô hình nghiên cứu.....................................................50 3.9. Nghiên cứu lượng dinh dưỡng bị mất theo các dòng chảy bề mặt tại các mô hình nghiên cứu……………………………………………………………………25 3.10. Nghiên cứu phát triển các mô hình phục hồi rừng phòng hộ xung yếu ven hồ sông Đà tỉnh Hoà Bình 3.10.1. Các giải pháp kỹ thuật......................................................................57 3.10.2. Các giải pháp kinh tế-xã hội.............................................................60 Kết luận và khuyến nghị..........................................................................................62 5
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 Kết luận.................................................................................................................62 Khuyến nghị..........................................................................................................63 Tài liệu tham khảo..................................................................................................64 Phụ lục........................................................................................................................ 6
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Diện tích các loại đất vùng xung yếu sông Đà tỉnh Hòa Bình. Bảng 3.2: Đặc trưng các yếu tố khí tượng khu vực nghiên cứu Bảng 3.3: Dân số và lao động khu vực nghiên cứu Bảng 3.4: Hiện trạng các mô hình nghiên cứu Bảng 3.5: Nhiệt độ và lượng mưa quan trắc được tại khu vực nghiên cứu Bảng 3.6: Diễn biến thảm thực vật tại một số mô hình nghiên cứu Bảng 3.7: Lượng xói mòn tại các mô hình nghiên cứu qua các năm thu thập Bảng 3.8: Chi phí nạo vét bùn do xói mòn gây ra tại các mô hình rừng trồng năm 2011 Bảng 3.9: Diễn biến dòng chảy bề mặt tại các mô hình nghiên cứu Bảng 3.10 Kết quả phân tích một số tính chất lý hoá học đất tại các mô hình nghiên cứu Bảng 3.11: Ảnh hưởng của các mô hình nghiên cứu đến lượng rơi rụng Bảng 3.12: Sự rửa trôi các chất dinh dưỡng tại một số mô hình nghiên cứu theo các dòng chảy bề mặt Bảng 3.13: Chi phí bị mất từ hàm lượng các chất dinh dưỡng bị rửa trôi tại các mô h́nh rừng trồng năm 2011 Bảng 3.14. Đề xuất bổ sung một số giải pháp kỹ thuật 7
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 DANH MỤC HÌNH Biểu đồ 1. Diễn biến về số lượng các loài cây tái sinh của các mô hình nghiên cứu Biều đồ 2 . Lượng đất mất do xói mòn tại các mô hình nghiên cứu Biểu đồ 3. Lượng dòng chảy bề mặt tại các mô hình nghiên cứu Biểu đồ 4. Lượng rơi rụng tại các mô hình nghiên cứu 8
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 CÁC TỪ VIẾT TẮT CP : Che phủ ĐC : Đối chứng không trồng rừng KL : Khối lượng MH1 : Mô hình trồng cây bản địa xen cây dược liệu MH2 : Mô hình trồng Luồng thuần loài MH3 : Mô hình Nông lâm kết hợp MH4 : Mô hình Làm giàu rừng MH5 : Mô hình cây bản địa đa tác dụng MH6 : Mô hình trồng Keo lai xen cây bản địa MH7 : Mô hình trồng cây cốt khí xen cây bản địa MH8 : Mô hình trồng Luồng xen cây bản địa N : Nitơ P : Phốt pho ts : Tổng số 9
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 MỞ ĐẦU 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 canh tác trên đất dốc không đúng kỹ thuật của dân cư địa phương rất phổ biến (như đốt nương làm rẫy và thức sử dụng đất không hợp lý...). Hậu quả là tài nguyên đất, rừng nơi đây đang đứng trước nguy cơ suy thoái nghiêm trọng cả về số lượng và chất lượng. Điều này gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái, kinh tế xã hội cũng như đời sống cộng đồng dân cư trong khu vực. Do vậy, việc phục hồi, bảo vệ và phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn khu vực xung yếu 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 Lưu Danh Doanh (Trung tâm khảo quản lý và khảo sát môi trường) [38] 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”. Nguyên nhân của tình trạng trên là do rừng phòng hộ trong khu vực đã, đang bị suy thoái nghiêm trọng, chức năng phòng hộ và bảo vệ môi trường của rừng bị suy giảm. Hậu quả trực tiếp của việc mất rừng và suy thoái rừng là xói mòn, mất đất, bồi lắng lòng hồ do các nguyên nhân khác nhau. Do vậy, kiểm soát sự mất đất do xói mòn đã trở thành vấn đề mang tính cấp thiết. Một trong những biện pháp quan trọng là trồng rừng hay phục hồi lại rừng đã mất. Trong những năm qua, nhà nước đã triển khai rất nhiều các chương trình, dự án nhằm khôi phục lại diện tích 1
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 rừng đã bị tàn phá tại khu vực ven hồ sông Đà (như chương trình PAM, dự án 661, dự án RENFODA- JICA...). Các chương trình, dự án đã thiết kế và triển khai nhiều mô hình trồng rừng và bước đầu mang lại những hiệu quả nhất định về mặt môi trường vùng đầu nguồn. Tuy vậy, những nghiên cứu chuyên sâu mang tính quan trắc theo thời gian của các công trình trên còn hạn chế. Vì vậy để đóng góp các cơ sở khoa học cho vấn đề này, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu phát triển các mô hình sinh thái rừng phòng hộ ven hồ Hoà Bình. (Thí điểm tại tiểu khu 54 lòng hồ sông Đà và Khoảnh 3 xã Thung Nai, huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình)”. 2
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Khái quát các nghiên cứu chức năng sinh thái rừng trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.1. Trên thế giới Việc nghiên cứu về sinh thái rừng và ảnh hưởng của rừng trồng đến môi trường đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm. Nhiều nghiên cứu đã khẳng định vai trò to lớn của rừng trong việc phòng hộ đầu nguồn. Các chức năng phòng hộ của rừng bao gồm cả việc giữ đất và do đó kiểm soát xói mòn và quá trình lắng đọng bùn cát, điều tiết dòng chảy, hạn chế lũ lụt, cung cấp nguồn nước, kiểm soát chất lượng nước... Việc mất đi lớp thảm phủ rừng do việc khai thác gỗ bừa bãi hoặc sử dụng đất không hợp lý ở vùng đầu nguồn có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với vùng hạ lưu (Hamilton và King, 1993)[43]. Ở các nước phát triển trên thế giới, việc nghiên cứu về sinh thái rừng nói chung và sinh thái rừng trồng nói riêng đã được rất nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và giới thiệu trong các tài liệu và diễn đàn quốc tế từ đầu thế kỷ 20. Các nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của rừng trồng tới lập địa. Mấy chục năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu về rừng đã bước đầu cho thấy sự thoái hóa lập địa do khai thác rừng Thông Pinus radiata với chu kỳ ngắn ở Úc. Theo các tác giả, có tới 90% chất dinh dưỡng trong sinh khối bị lấy đi khỏi rừng khi khai thác. Turvey (1983) [35] cũng cho rằng sự thay thế rừng Bạch đàn tự nhiên bằng rừng Thông Pinus radiatan với chu kỳ chặt 15- 20 năm cũng làm giảm độ phì của đất do khai thác gỗ. Mặt khác, tầng thảm mục dày và khó phân giải của Thông cũng làm chậm sự quay vòng của các nguyên tố khoáng và đạm ở các lập địa này. Các nghiên cứu của các tác giả cũng quan tâm nhiều tới vai trò của rừng trong việc phòng hộ môi trường, đề cập tới vấn đề dinh dưỡng đất, chế độ nước, khả năng ngăn cản xói mòn, dòng chảy. Tác giả Gosh (1978) [35] đã đánh giá ảnh hưởng của rừng trồng 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. Theo 3
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 Gósh các mối lợi về kinh tế do Bạch đàn đưa lại còn lớn hơn nhiều so với mặt hại nếu có. Những nghiên cứu cho thấy việc trồng rừng có thể đem lại những ảnh hưởng tích cực khi mà độ phì đất được cải thiện và 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 (xét sau một khoảng thời gian dài sau khi trồng). Tuy nhiên, việc sử dụng cơ giới hoá trong xử lý thực bì, khai thác, trồng rừng cũng chính là nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm sức sản xuất của đất [41]. Trong vùng nhiệt đới, rừng cây mọc nhanh ảnh hưởng đến đất không chỉ ở việc tiêu thụ dinh dưỡng. Tốc độ tuần hoàn vật chất cũng diễn ra một cách nhanh chóng hơn. Khi trồng rừng thì có một yếu tố quan trọng là khi đó có sự đảo lộn quá trình trao đổi vật chất giữa rừng và đất khi thay thế các hệ sinh thái tự nhiên đa dạng bằng một hệ sinh thái nhân tạo độc canh có sự tác động của con người. Những nghiên cứu gần đây tập trung tìm hiểu về các chức năng sinh thái môi trường của rừng. Theo Lee Soo-hwa (Lee-Soo-hwa, 2007. (http://www.korea.net/news/news) cho rằng đất rừng tốt có thể thấm được khoảng 250 mm nước mưa trong một giờ. Tuy nhiên, theo ông thì rừng Thông qua tác động tới cấu trúc sẽ không tốt cho cải thiện nguồn nước thậm chí còn làm tăng sự thiếu nước do làm cho một lượng nước lớn bị ngăn giữ lại 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, đất lưu giữ được nước tốt hơn và 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. Theo Farley và cộng sự (2005) [35] đã chỉ ra rằng khi đất trảng cỏ và đất cây bụi chuyển sang rừng trồng thì lượng dòng chảy năm giảm đi 44% và 31%. Tác động làm giảm dòng chảy kiệt của rừng trồng còn thể hiện rõ hơn cả lượng dòng chảy trung bình năm. Theo Nisbet (2001)[35], 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 4
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 động vào rừng như: làm đường giao thông, làm đất khi trồng rừng, chăm sóc rừng, khai thác ...có thể dẫn tới làm tăng dòng chảy mặt và xói mòn cho lưu vực. Theo Zhang và cộng sự (2007)[35] 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... Mặt khác, 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 hưỏng 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 tuỳ thuộc vào đặc điểm của hệ thống nước ngầm nơi đó. Ngoài ra, 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. Vì vậy, cần ưu tiên lựa chọn vùng trồng rừng cho hợp lý trên quan điểm quản lý nguồn nước. Theo M. Guardiola và cộng sự (2010)[35], 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, do đó làm giảm dòng chảy cũng như lượng nước được tích trữ trong lưu vực. 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. 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 khi 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. 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).[35]. 5
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 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. 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)[35]. Công trình này đã thừa nhận vai trò của rừng đối với việc cải thiện nguồn nước và chu trình vật chất; đồng thời nghiên cứu này cũng khẳng định rằng ảnh hưởng của rừng tới nước trên quy mô rộng vẫn cần được nghiên cứu nhiều hơn nữa. Nghiên cứu sử dụng đất rừng phòng hộ đầu nguồn cũng được quan tâm. Các mô hình sử dụng đất đã được xây dựng có thể kể tới như: mô hình du canh của Conklin, 1975; tiếp đó là phương thức Taungya được U.Pankle đề xuất năm 1806. Phương thức Taungya của Pankle là trồng xen cây nông nghiệp ngắn ngày vào rừng Tếch chưa khép tán. Đến năm 1977 King đã đề xuất phương thức nông lâm kết hợp thay thế cho phương thức Taungya. Các giải pháp kỹ thuật phục hồi rừng phòng hộ đầu nguồn cũng được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu. Các tác giả chủ yếu quan tâm tới các vấn đề như tái sinh rừng nhiệt đới, tổ thành cây tái sinh có khác biệt hay giống với tầng cây cao như các tác giả: Mibbread, 1930; Richards, 1933, 1939,1965; Aubrerrille, 1983; .... [9].Các phương thức kỹ thuật lâm sinh xử lý nhằm xúc tiến tái sinh rừng nhiệt đới cũng được nghiên cứu bởi nhiều tác giả như Kennedy, 1935; Lancaster, 1953... 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 một số yếu tố độ phì đất, cân bằng nước, sự phân huỷ thảm mục và chu trình dinh dưỡng khoáng. 6
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Việt Nam là một quốc gia nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Tài nguyên rừng của nước ta khá phong phú và đa dạng. Tuy nhiên, trong những năm gần đây cùng với sự tăng trưởng nhanh của nền kinh tế, nhu cầu tiêu dùng và xuất khẩu gỗ của Việt Nam liên tục tăng lên khiến cho rừng luôn phải đối mặt với nguy cơ bị khai thác quá mức, kèm theo đó là sự suy giảm đáng kể các chức năng sinh thái mà rừng đã và đang cung cấp trong việc bảo vệ môi trường và phòng chống thiên tai. Ở nước ta, vấn đề về môi trường rừng đã được khởi động nghiên cứu từ rất lâu. Tuy nhiên, do nhiều lý do các nghiên cứu về sinh thái môi trường rừng chưa được chú ý xứng đáng với vị trí của nó. Mặt khác, do điều kiện kinh tế của nước ta còn khó khăn cũng như khó khăn chung của toàn xã hội nên 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 nguồn 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 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 (1984)[26], của Hoàng Niêm (1994)[25]... 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 7
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 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), của Nguyễn Quang Mỹ, Quách Cao Yêm, Hoàng Xuân Cơ (1984)[23]... 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. Nguyễn Ngọc Bình đã nghiên cứu về các biện pháp công trình và cây xanh che phủ ở Bắc Thái, Sơn La... Nguyễn Ngọc Lung và cộng sự (1996) [20] đã nghiên cứu phân cấp xung yếu cho lưu vực nguồn nước. Kết quả những nghiên cứu này cho thấy độ dốc tăng từ 10-15o thì xói mòn sẽ tăng lên 21,44%. Khi chiều dài sườn dốc tăng lên gấp đôi thì xói mòn cũng tăng lên gấp 2 lần. Nghiên cứu của Võ Đại Hải (1996) [13], Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1996) [20] 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 rừng ở nước ta, đặc biệt là đã làm rõ vai trò phòng hộ chống xói mòn và điều tiết nước của rừng. Các nghiên cứu của Võ Đại Hải 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 rừng tự nhiên và 33,8% đối với rừng Le. Khi độ dốc tăng lên thì 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%. 8
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 Các nghiên cứu của Vũ Thanh Te, Trần Quốc Thưởng, Phạm Anh Tuấn (2005) [33] 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 vật càng dày thì khả năng làm chậm dòng chảy trên bề mặt sườn dốc càng tăng (từ 7 - 11 lần). Một số tác giả khác đã tập trung nghiên cứu vai trò điều tiết nước, xói ṃn 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 (1982) [35], Thái Phiên và Trần Đức Toàn (1988) [27].... Những nghiên cứu này đã cho ta thấy vai trò điều tiết nước 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. 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 (Ngô Đình Quế, 2008) [31] trong đó cao nhất ở trảng cỏ đến thảm cây bụi, rừng trồng và thấp nhất ở rừng tự nhiên. 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 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 Thị Hương Lan, 2005 ) [18]. Theo Nguyễn Quang Mỹ (1990) [23] 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). Tuy nhiên thì tỷ lệ % lượng nước hữu hiệu của vật rơi rụng thấp hơn tỷ lệ % lượng giữ nước tối đa của nó (chỉ đạt từ 2,5 - 83,2 mm/ha/năm, tương đương với mức 0,1 - 4,6% tổng lượng mưa) [20]. 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), 9
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 Nguyễn Thế Hưng (2008) [35] 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. Vai trò của rừng trong việc giữ nước là rất quan trọng. Nghiên cứu của Võ Minh Châu (1993) [9] 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. Một số công trình nghiên cứu đã được tiến hành 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 chia 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) [27]. Nghiên cứu của Trần Quang Bảo (1999)[2] 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. Số liệu nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ (1984)[23] ở Tây Nguyên cho thấy độ tàn che của thảm cây trồng có ảnh hưởng rất lớn tới độ vẩn đục 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. Thí nghiệm xói mòn đất 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 10
LUẬN VĂN THẠC SỸ NĂM 2012 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 bị 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% ) [23]. Nguyễn Xuân Quát (1996)[28] đã nghiên cứu “Sử dụng đất tổng hợp và bền vững”, kết quả đã đưa ra được các mô hình sử dụng đất tổng hợp và bền vững, khoanh nuôi và phục hồi rừng Việt Nam, bước đầu đề xuất tập đoàn cây trồng thích ứng cho các mô hình này. Nguyễn Hoàng Nghĩa (2003) [26] cũng đã có nghiên cứu xác định phạm vi phân bố và vùng tiềm năng trồng rừng của một số loài cây dựa vào nhu cầu khí hậu. Trong những năm qua, cùng với việc xây dựng các công trình thuỷ điện là việc phá rừng đầu nguồn làm cho gia tăng các hiện tượng xói mòn, bồi lắng lòng hồ và đã dẫn đến nhiều hệ luỵ cho vùng và cho những vùng hạ du. Đã có nhiều dự án, chương trình, đề tài nghiên cứu về hiện tượng này và những tác động của việc trồng rừng đến môi trường vùng đầu nguồn. Trong đó có những phương pháp nghiên cứu xói mòn đã được thực hiện. Một trong số đó là 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. 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. Gần đây, ngành lâm nghiệp đã có những nghiên cứu tập trung vào việc tạo lập cơ sở cho việc gây trồng rừng thông qua việc nghiên cứu trên các đối tượng cây trồng cụ thể trên những loại lập địa và vùng sinh thái khác nhau. Trong đó có những nghiên cứu về Bạch đàn, Keo, Thông...và một số loài cây bản địa. Nghiên cứu về quan hệ rừng Bạch đàn tới môi trường có khá nhiều các công trình của các tác giả 11