Nghiên cứu đặc điểm thảm thực vật thoái hóa và một số mô hình rừng trồng ở thành phố cẩm phả, tỉnh quảng ninh

Trong Quyết định số 458/QĐ - UBND ngày 04 tháng 02 năm 2008, UBND tỉnh Quảng Ninh đã phê duyệt điều chỉnh, bổ sung Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội thị xã Cẩm Phả đến năm 201

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS.NGUYỄN THẾ HƯNG

2 TS LÊ ĐỒNG TẤN

THÁI NGUYÊN - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng rôi Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất

kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2016

Tác giả luận án

Vũ Thị Thanh Hương

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS Nguyễn Thế Hưng và

TS Lê Đồng Tấn đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành công trình nghiên cứu này

Tôi xin cảm ơn Ban Đào tạo - Đại học Thái Nguyên, Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Sinh học và Phòng Sau đại học - Trường Đại học Sư phạm (Đại học Thái Nguyên), đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án này

Tôi cũng xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, các bạn đồng nghiệp, những người luôn động viên, khuyến khích và giúp đỡ về mọi mặt để tôi có thể hoàn thành công việc học tập, nghiên cứu của mình

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2016

Tác giả luận án

Vũ Thị Thanh Hương

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Những điểm mới của luận án 3

3 Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của luận án 3

4 Luận điểm bảo vệ 4

5 Giải thuyết khoa học 4

6 Cấu trúc của luận án 4

Chương 1 5

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 Các công trình nghiên cứu về thảm thực vật 5

1.1.1 Phân loại thảm thực vật 5

1.1.2 Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của thảm thực vật 7

1.1.3 Các công trình nghiên cứu về tái sinh, phục hồi rừng 9

1.2 Các công trình nghiên cứu về sinh khối, năng suất khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật 11

1.2.1 Một số khái niệm cơ bản 11

1.2.2 Lược sử phương pháp đánh giá khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật 11

1.2.3 Kết quả đánh giá khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật 13

1.3 Các công trình nghiên cứu về đất đai 17

1.3.1 Nghiên cứu đặc tính vật lý, hóa học của đất đồi núi thoái hóa 17

1.3.2 Nghiên cứu về tác động của thảm thực vật đối với đất 18

1.3.3 Nghiên cứu về bảo vệ đất và chống xói mòn đất 19

1.4 Các công trình nghiên cứu về trồng rừng 22

1.4.1 Những vấn đề nghiên cứu cơ bản về trồng rừng 22

1.4.2 Nghiên cứu các giải pháp kinh doanh và kỹ thuật trồng rừng 23

1.4.3 Các công trình nghiên cứu vấn đề điều tra, quy hoạch rừng trồng 25

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 27

Chương 2 29

MỤC TIÊU - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Mục tiêu chung 29

2.2 Mục tiêu cụ thể 29

2.3 Đối tượng nghiên cứu 29

2.3.1 Các kiểu thảm thực vật tự nhiên thoái hóa 29

2.3.2 Một số loại rừng trồng 30

2.5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 31

2.5.1 Cách tiếp cận 31

2.5.2 Phương pháp nghiên cứu 32

Chương 3 41

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU 41

3 1 Điều kiện tự nhiên 41

3.1.1 Vị trí địa lý 41

3.1.2 Địa hình 42

3.1.3 Khí hậu - thuỷ văn 43

3.1.4 Địa chất - thổ nhưỡng 45

3.1.5 Tài nguyên thiên nhiên 47

3.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội thành phố Cẩm Phả 48

3.2.1 Dân số, dân tộc và phân bố dân cư 48

3.2.2 Đặc điểm kinh tế và xã hội 49

3.3 Đánh giá điều kiện thuận lợi và khó khăn về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của thành phố Cẩm Phả trong việc bảo tồn, phát triển thảm thực vật 50

3.3.1.Thuận lợi 51

3.3.2 Khó khăn 52

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 55

Chương 4 56

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 56

4.1 Thành phần thực vật trong các kiểu thảm thực vật thoái hóa 56

4.1.1 Phân tích đặc trưng về thành phần loài thực vật trong mỗi kiểu thảm thực vật 60

4.1.2 Đánh giá mức độ giống nhau về thành phần loài thực vật giữa các kiểu thảm thực vật 65

4.2 Đặc trưng về dạng sống thực vật (Life form) trong các thảm thực vật 67

4.2.1 Rừng IIA (Rừng non phục hồi tự nhiên sau nương rẫy ở phường Mông Dương) 69

4.2.2 Thảm thực vật cây bụi IC 70

4.2.3 Thảm thực vật cây bụi IA 70

4.2.4 Thảm cỏ cao 71

4.3 Cấu trúc của các kiểu thảm thực vật 73

4.3.1 Cấu trúc theo chiều thẳng đứng 73

4.3.2 Cấu trúc theo mặt phẳng ngang 85

4.4 Khả năng tái sinh của các loài cây gỗ trong các thảm thực vật tự nhiên 88

4.4.1 Mật độ cây gỗ tái sinh 89

4.4.2 Tổ thành loài trong lớp tái sinh tự nhiên 91

4.5 Đặc tính lý hóa của đất trong các thảm thực vật tự nhiên và rừng trồng 93

4.5.1 Độ dày tầng đất và khối lượng thảm mục trong đất 94

4.5.2 Tính chất vật lý của đất 95

4.5.3.Yếu tố độ chua 98

4.5.4 Đặc tính hóa học 100

4.6 Khả năng phòng hộ và bảo vệ môi trường của các thảm thực vật 110

4.6.1 Khả năng giữ nước trong đất của các thảm thực vật 111

4.6.2 Khả năng chống xói mòn đất của các thảm thực vật 114

4.6.3 Khả năng tích lũy cacbon trong các thảm thực vật tự nhiên 119

4.6.4 Khả năng tích lũy cacbon trong sinh khối phần trên mặt đất ở một số loại rừng trồng 128

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 146

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 147

Kết luận 147

Khuyến nghị 148

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 150

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 150

TÀI LIỆU THAM KHẢO 151

PHỤ LỤC 167

DANH MỤC VIẾT TẮT

3 JIFPRO Japan International Forestry of Promotion

4 IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change

5 ICRAF International Center for Research in Agroforestry

7 UNFCCC United Nations Framework Convention on

Climate Change

8 UNESCO United Nations Educational, Scientific and

Cultural Organization

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Địa điểm, nguồn gốc của các kiểu thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả,

tỉnh Quảng Ninh 30

Bảng 4.1: Sự phân bố của các loài, các chi, các họ thực vật trong các thảm thực vật tự nhiên ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 56

Bảng 4.2: Sự phân bố của các taxon thực vật trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 57

Bảng 4.3: Sự phân bố các taxon thuộc lớp Hai lá mầm (MAGNOLIOPSIDA) và lớp Một lá mầm (LILIOPSIDA) trong ngành Hạt kín (Angiospermae) 57

Bảng 4.4: Số loài trong các họ thực vật ở thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh 58

Bảng 4.5: Sự phân bố số họ và số loài thực vật trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 58

Bảng 4.6: Số loài trong các họ thực vật trong thảm thực vật rừng IIA 61

Bảng 4.7: Số loài trong các họ thực vật trong thảm thực vật cây bụi IC 62

Bảng 4.8: Số loài trong các họ thực vật trong thảm thực vật cây bụi IA 63

Bảng 4.9: Số loài trong các họ thực vật trong thảm cỏ cao 63

Bảng 4.10: Sự phân bố các kiểu dạng sống thực vật trong các kiểu thảm thực vật thoái hóa ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 68

Bảng 4.11: Kiểu phân bố trên mặt đất của các loài cây gỗ trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 86

Bảng 4.12: Sự phân bố cây gỗ tái sinh trong các ô nghiên cứu của thảm thực vật rừng IIA và thảm cây bụi IC ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 90

Bảng 4.13: Hàm lượng mùn, độ xốp, dung trọng và độ ẩm của đất (ở độ sâu 0 -30cm) trong các kiểu thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả 97

Bảng 4.14: Hàm lượng mùn và các chất tổng số trong đất (độ sâu 0 - 30cm) của các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 101

Bảng 4.15: Hàm lượng các chất dễ tiêu, các cation trao đổi và độ pH trong đất(độ sâu 0- 30cm) dưới các kiểu thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả 107

Bảng 4.16: Cường độ xói mòn đất trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 115

Bảng 4.17: Sinh khối tươi của các thảm thực vật thoái hóa 122 Bảng 4.18: Sinh khối khô của các thảm thực vật thoái hóa 123 Bảng 4.19: Lượng cacbon được tích lũy trong sinh khối thảm thực vật cây bụi và

thảm cỏ cao 125 Bảng 4.20: Cấu trúc sinh khối tươi cây cá thể Keo tai tượng trong rừng trồng 132 Bảng 4.21: Cấu trúc sinh khối tươi trong lâm phần rừng trồng Keo tai tượng 135 Bảng 4.22: Sinh khối của cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng trong lâm phần rừng

trồng Keo tai tượng 136 Bảng 4.23: Sinh khối khô trong lâm phần rừng trồng Keo tai tượng ở các độ tuổi

khác nhau (tấn/ha) 138 Bảng 4.24: Lượng cacbon tích lũy trong sinh khối rừng trồng Keo tai tượng 139 Bảng 4.25: Lượng giảm phát thải CO2 trong quá trình tạo ra sinh khối rừng trồng

Keo tai tượng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 140 Bảng 4.26: Cấu trúc sinh khối tươi cây cá thể Bạch đàn và Thông trong rừng trồng 143 Bảng 4.27: Cấu trúc sinh khối tươi trong lâm phần rừng trồng Bạch đàn, Thông 143 Bảng 4.28: Sinh khối khô của Bạch đàn và Thông trong lâm phần 144 Bảng 4.29: Sinh khối của cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng trong lâm phần rừng

trồng Bạch đàn, Thông 144 Bảng 4.30: Sinh khối khô trong lâm phần rừng trồng Bạch đàn, Thông 145 Bảng 4.31: Lượng giảm phát thải CO2 trong quá trình tạo ra sinh khối rừng trồng

Bạch đàn, Thông ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 145

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ bố trí các tuyến điều tra 33 Hình 2.2: Cách bố trí ô dạng bản trong các ô tiêu chuẩn 34 Hình 2.3: Cách bố trí các điểm lấy mẫu đất trong ô tiêu chuẩn 36 Hình 2.4: Sơ đồ các bước xác định khả năng tích lũy CO2 của thảm thực vật và

xây dựng đường cacbon cơ sở 38 Hình 3.1: Vị trí địa lý thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 42 Hình 4.1: Sự phân bố số họ và số loài thực vật trong các thảm thực vậtở thành

phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 59 Hình 4.2: Các họ giàu loài nhất trong mỗi kiểu thảm thực vậtở thành phố Cẩm

Phả, tỉnh Quảng Ninh 60 Hình 4.3: Thành phần dạng sống của các kiểu thảm thực vật thoái hóa ở thành

phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 69 Hình 4.4: Xu hướng biến đổi về tỷ lệ các nhóm dạng sống trong các thảm thực

vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 73 Hình 4.5: Số cây gỗ tái sinh trong các ô nghiên cứu của thảm thực vật rừng

IIA và thảm cây bụi IC ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 90 Hình 4.6: Mối tương quan giữa hàm lượng mùn, độ xốp, dung trọng và độ ẩm

trong đất các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 98 Hình 4.7: Khối lượng thảm mục và khả năng hút nước của thảm mục trong các

thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 112 Hình 4.8: Khả năng trữ nước của thảm mục trong các thảm thực vật ở thành phố

Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 113 Hình 4.9: Khă năng giữ nước của thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả (tấn/ha) 113 Hình 4.10: Phân loại cường độ xói mòn đất trong các thảm thực vật ở thành

phố Cẩm Phả, Quảng Ninh 116 Hình 4.11: Sinh khối tươi và sinh khối khô trung bình của các thảm thực vật

thoái hóa ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh (tấn/ha) 124 Hình 4.12: Cấu trúc lượng cacbon tích lũy trong sinh khối thảm thực vật ở

thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 127

Hình 4.13: Đường cacbon cơ sở của các thảm thực vật thoái hóa ở thành phố

Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 128 Hình 4.14: Cấu trúc sinh khối tươi của cây cá thể Keo tai tượng trong rừng

trồng Keo tai tượng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 130 Hình 4.15: Sinh khối khô cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng trong rừng trồng

Keo tai tượng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 136 Hình 4.16: Lượng giảm phát thải CO2 trong quá trình tạo ra sinh khối rừng trồng

Keo tai tượng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 141

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong giai đoạn hiện nay, loài người đang phải đối mặt với những tác động nhiều mặt của biến đổi khí hậu và nước biển dâng (cơ sở hạ tầng bị phá hủy, dịch bệnh, đói nghèo, mất nơi ở, thiếu đất canh tác, suy giảm hệ sinh thái và đa dạng sinh học ) Nguyên nhân trực tiếp của biến đổi khí hậu là do phát thải quá mức các khí nhà kính, đặc biệt là CO2 Lợi ích về mặt môi trường do rừng đem lại là rất lớn Đặc biệt, thảm thực vật rừng có khả năng tích lũy một lượng lớn cacbon trong khí quyển Vì thế sự tồn tại của thảm thực vật rừng có vai trò đáng kể trong việc chống lại hiện tượng ấm lên toàn cầu Tuy nhiên, một trong những vấn đề bức xúc của nhân loại trong bối cảnh biến đổi khí hậu là diện tích rừng càng ngày càng bị thu hẹp Bên cạnh đó, việc quản lý bền vững tài nguyên rừng vẫn là thách thức không nhỏ Sự suy thoái về tài nguyên rừng (cả về diện tích và chất lượng) đang được coi

là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi khí hậu toàn cầu và suy thoái môi trường nghiêm trọng

Ứng phó với biến đổi khí hậu được xác định gồm hai hợp phần:Thích ứng (Adaptation) và Giảm nhẹ (Mitigation) Nghị định thư Kyoto với cơ chế phát triển

sạch CDM (Clean Development Mechanism) đã mở ra cơ hội cho các nước đang phát triển trong việc tiếp nhận đầu tư từ các nước phát triển để thực hiện các dự án lớn về Lâm nghiệp Vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm và khả năng phòng hộ của thảm thực vật (tự nhiên và nhân tạo) là một hướng nghiên cứu mới cần được quan tâm và phát triển

Những vấn đề môi trường cấp bách ở tỉnh Quảng Ninh là sự suy thoái rừng và tài nguyên sinh vật rừng, suy thoái đất và suy giảm chất lượng nước Một trong những nguyên nhân dẫn đến sự suy thoái này là do diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp

Trong Báo cáo Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Quảng Ninh đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 của UBND tỉnh Quảng Ninh[147] đã

chỉ rõ:

- “Khoảng 80% diện tích đất của tỉnh là đồi núi Đất nông nghiệp chiếm 75,4% tổng diện tích đất nhưng phần lớn lại là đất rừng

- Theo “Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam”, nhiệt độ trung bình ở Quảng Ninh có thể tăng thêm 0,7 0 C so với nhiệt độ trung bình trong giai đoạn 1980 - 1999 Biến đổi khí hậu và nước biển dâng sẽ có những tác động trái chiều đến mọi mặt của đời sống kinh tế, xã hội và môi trường

- Phần lớn các dự án trồng rừng chỉ tập trung trồng các loại cây tăng trưởng nhanh như cây keo và bạch đàn”

Trước thực tế đó, UBND tỉnh Quảng Ninh đã xây dựng Định hướng cơ bản trong việc quản lý môi trường, với các mục tiêu cụ thể: (+) Tăng hiệu suất

sử dụng tài nguyên và giảm phát thải khí nhà kính; (+)Bảo tồn đa dạng sinh học; (+) Giảm tác động do phá rừng; (+) Thực hiện quản lý rừng bền vững trên phạm vi toàn tỉnh; (+) Cơ cấu nền kinh tế từng bước dịch chuyển từ các hoạt động “nâu” sang “xanh”

Ở tỉnh Quảng Ninh, thành phố Cẩm Phả không chỉ thuộc địa bàn miền núi,

mà còn là khu công nghiệp lớn, nên vấn đề môi trường và phát triển bền vững càng

là một thách thức lớn Do nhiều nguyên nhân, hiện nay thảm thực vật thoái hóa ở Thành phố chiếm toàn bộ diện tích đất lâm nghiệp, chúng thuộc các kiểu thảm và các trạng thái khác nhau, được sử dụng với nhiều phương thức và cho những hiệu quả rất khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường

Trong Quyết định số 458/QĐ - UBND ngày 04 tháng 02 năm 2008, UBND

tỉnh Quảng Ninh đã phê duyệt điều chỉnh, bổ sung Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội thị xã Cẩm Phả đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 [146] như sau: (+) Kết hợp hài hòa giữa phát triển kinh tế với cải thiện môi trường sinh thái bền vững; (+) Trồng rừng và khoanh nuôi bảo vệ vốn rừng theo hướng xã hội hóa lâm nghiệp…

Tuy nhiên, cho đến nay, ngoài công trình của Nguyễn Thế Hưng, Hoàng Hải

Âu (2010)[1] tập trung nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên của các loài cây gỗ trong các thảm thực vật cây bụi được hình thành từ quá trình khai thác than ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, thì không có công trình nào khác nghiên cứu về đặc điểm của thảm thực vật thoái hóa và các loại rừng trồng ở vùng nghiên cứu Đặc biệt, việc nghiên cứu khả năng phục hồi, khả năng phòng hộ của các thảm thực vật (khả năng chống xói mòn, bảo vệ nguồn nước và khả năng tích

lũy cacbon) và đề xuất các giải pháp bảo tồn phát triển các thảm thực vật tự nhiên đang bị bỏ ngỏ

Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài "Nghiên cứu đặc điểm của thảm thực vật thoái hóa và một số mô hình trồng rừng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh", nhằm đưa ra những đóng góp về mặt khoa học cho việc định hướng

cho việc sử dụng một cách hợp lý và có hiệu quả các kiểu thảm thực vật này cả về mặt kinh tế xã hội và môi trường

2 Những điểm mới của luận án

Luận án là công trình đầu tiên nghiên cứu đặc điểm của thảm thực vật thoái hóa và một số loại rừng trồng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh một cách hệ thống, với nội dung phong phú, toàn diện (Đặc điểm hình thái cấu trúc, đặc điểm hệ thực vật, đặc tính lý, hóa của đất, khả năng phục hồi của các kiểu thảm thực vật)

Luận án đưa ra dẫn liệu nghiên cứu đầu tiên về khả năng phòng hộ và bảo vệ môi trường (khả năng bảo vệ đất, chống xói mòn, khả năng trữ nước và khả năng tích lũy cacbon) của các kiểu thảm thực vật tự nhiên và một số loại rừng trồng ở

Luận án đưa ra những dẫn liệu khoa học chứng minh mối quan hệ mật thiết giữa mức độ thoái hóa của thảm thực vật tự nhiên và rừng trồng với yếu tố khác (đặc tính lý hoá của đất, khả năng bảo vệ đất, chống xói mòn, khả năng giữ nước và khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật )

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Luận án đã đánh giá được mức độ thoái hóa của thảm thực vật tự nhiên ở vùng nghiên cứu dựa trên các tiêu chí cơ bản

Luận án đã xây dựng được đường cacbon cơ sở cho thảm thực vật cây bụi và

thảm cỏ cao Đây là căn cứ quan trọng để quyết định đầu tư trồng rừng/tái trồng

rừng theo cơ chế phát triển sạch (CDM) Đối với các loại rừng trồng, luận án đã xây dựng được mối quan hệ giữa khả năng tích lũy cacbon với một số nhân tố điều tra

cơ bản (loài cây trồng, mật độ, tuổi, các chỉ tiêu sinh trưởng…)

Luận án đề xuất được một số giải pháp sử dụng hợp lý, bảo tồn và phát triển các thảm thực vật thoái hóa trên địa bàn thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh

Kết quả nghiên cứu của luận án là căn cứ quan trọng cho việc quyết định phương thức sử dụng hợp lý thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh một cách bền vững cả về kinh tế, xã hội và môi trường

4 Luận điểm bảo vệ

Với nguồn gốc và mức độ thoái hóa khác nhau, các kiểu thảm thực vật thoái hóa ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh có sự phân hóa về đặc điểm hình thái cấu trúc, thành phần loài, thành phần kiểu dạng sống, khả năng tái sinh và đặc tính

lý, hóa của đất

Khả năng bảo vệ môi trường của các kiểu thảm thực vật thoái hóa và các loại rừng trồng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh phụ thuộc vào nhiều yếu tố (độ che phủ, cấu trúc tầng tán của thảm thực vật, mật độ, tuổi, loài cây trồng…)

5 Giải thuyết khoa học

Trên cơ sở các đặc điểm về cấu trúc, hình thái, thành phần loài, thành phần kiểu dạng sống, khả năng phục hồi, đặc tính lý, hóa học của đất và khả năng bảo vệ môi trường của các kiểu thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, có thể đề xuất được các giải pháp hợp lý để bảo tồn, phát triển các thảm thực vật một cách bền vững

6 Cấu trúc của luận án

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và khuyến nghị, Tài liệu tham khảo, luận án gồm 3 chương Chương 1: Tổng quan tài liệu (Tr 5 - 28); Chương 2: Mục tiêu, đối tượng và phương pháp nghiên cứu (Tr 29 - 40); Chương 3: Điều kiện tự nhiên, xã hội vùng nghiên cứu (Tr 41 - 56); Chương 4: Kết quả nghiên cứu (Tr 57 - 148)

Không kể Tài liệu tham khảo, phần chính văn của luận án có 150 trang, với 32 bảng, biểu và 21 hình Phần Phụ lục có 51 trang, với 10 hình, ảnh và 22 bảng số liệu

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Các công trình nghiên cứu về thảm thực vật

1.1.1 Phân loại thảm thực vật

1.1.1.1 Trên thế giới

Trên thế giới, một số tác giả không những phủ nhận sự tồn tại của các quần hợp thực vật mà phủ nhận luôn cả sự tồn tại của những loại hình thảm thực vật khác nhau Trái với quan điểm trên, phần lớn các nhà nghiên cứu lại nhất trí thảm thực vật bao gồm các đơn vị cụ thể Cho đến nay, trên thế giới và Việt Nam có nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật đã được công bố, mỗi hệ thống lại được dựa trên các yếu tố chủ đạo khác nhau và với các nguyên tắc phân loại thảm thực vật khác nhau

Shimper (1918) đưa ra hệ thống phân loại thảm thực vật dựa trên dạng sống của các cá thể thực vật chiếm ưu thế (theo Thái Văn Trừng (1978)[139] Aubreville (1963) căn cứ vào độ tàn che trên mặt đất của tầng ưu thế sinh thái để phân biệt các kiểu thảm thực vật (theo Nguyễn Thế Hưng, 2003)[60] Champion (1936) phân biệt

các đai thảm thực vật lớn theo nhiệt độ (Nhiệt đới, Á nhiệt đới, Ôn đới và Núi cao)

Cách phân loại này hiện nay vẫn được sử dụng phổ biến Sucasốp đã xây dựng nên trường phái phân loại kiểu thảm thực vật dựa vào những đặc điểm tổng hợp Theo

đó, yếu tố đầu tiên cần phải chú ý là địa hình, sau đó là thực bì và thổ nhưỡng Ở Phần Lan, Caiande chủ trương phân loại rừng dựa vào thực vật thảm tươi (theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004)[121] Theo ông, thảm tươi là chỉ tiêu tốt nhất về tính đồng nhất sinh học của môi trường kể cả tính đồng nhất về hiệu quả của thực vật rừng Tuy nhiên, điều này đã không hoàn toàn đúng, vì thực tế thảm tươi có khả năng chỉ thị, nhưng không có khả năng chỉ thị cho tất cả điều kiện lập địa

Như trên đã nói, hệ thống phân loại thảm thực vật trên thế giới khá đa dạng, phong phú Ngoài một số các cách phân loại thảm thực vật như trên, các hệ thống phân loại thảm thực vật chủ yếu trên thế giới tuân theo một số nguyên tắc phân loại cơ bản:

 Nguyên tắc phân loại “Lấy thành phần thực vật làm yếu tố chủ đạo” được

đặt trên nền móng bởi Ragmar, Hult (1881), Schoroeter và Brockmann - Jerosch (1916), về sau được Braun - Blanquet (1928) kế thừa, phát triển và đã xây dựng

thành hệ thống phân loại các thảm thực vật với đơn vị cơ bản là Quần hợp

(Association) (theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004)[121]

 Nguyên tắc phân loại “Lấy đặc điểm ngoại mạo làm yếu tố chủ đạo”,

không căn cứ vào thành phần thực vật, mà chủ yếu căn cứ vào cấu trúc ngoại mạo của thảm thực vật để phân loại Vì vậy, trong một đơn vị phân loại thảm thực vật có thể có nhiều quần xã thực vật có thành phần thực vật rất xa nhau về hệ thống phát sinh nhưng lại có sự tương đồng về ngoại mạo Đơn vị phân loại cơ bản của các hệ

thống phân loại theo nguyên tắc này là Quần hệ (Formation) hay là Kiểu thảm thực vật, Kiểu quần lạc thực vật Theo nguyên tắc này, Bear (1944) đã đưa ra một hệ thống 3 cấp là: Quần hợp, Quần hệ và Loạt quần hệ Còn Forber (1958) đưa ra hệ thống phân loại chung cho thảm thực vật rừng nhiệt đới (Lớp quần hệ, Quần hệ và Phân quần hệ)(theo Nguyễn Thế Hưng, 2003)[60]

 Nguyên tắc phân loại “Dựa trên sự phân bố không gian” có điểm xuất

phát là: “Thảm thực vật và không gian phân bố của nó có mối quan hệ nhân quả”

Vì vậy, việc nghiên cứu từng đơn vị của thảm thực vật và giải thích nguyên nhân phân bố chúng phải được bắt đầu từ các đơn vị cơ sở của thảm thực vật (các quần

xã, quần thể thực vật) (theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004)[124]

 Nguyên tắc phân loại “Lấy yếu tố phát sinh quần thể thực vật làm yếu tố chủ đạo” lại lấy các yếu tố liên quan trực tiếp đến sự hình thành thảm thực vật như Khí hậu - Thủy văn, Địa lý - Địa hình, Địa chất - Thổ nhưỡng, Sinh vật (chủ yếu là thực vật) và Con người làm yếu tố chủ đạo Mỗi bậc phân loại đều gắn liền với các

yếu tố phát sinh Ở Thụy Điển, có trường phái Phát sinh học (phân loại rừng dựa

theo 2 nhân tố là độ ẩm và độ phì của đất) (theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004)[121]

 UNESCO (1973)[167] đưa ra một khung phân loại chung cho thảm thực vật trên Trái Đất Tiêu chuẩn cơ bản của hệ thống phân loại này cũng là cấu trúc,

ngoại mạo Hệ thống phân loại này gồm các thứ bậc: Lớp quần hệ (Formation class) - Lớp phụ quần hệ (Formation subclass) - Nhóm quần hệ(Fomation group) - Quần hệ (Formation) - Quần hệ phụ (Sub formation) - Các đơn vị nhỏ hơn (Funder subdivision).Theo nguyên tắc này,UNESCO (1973) đã cho công bố Khung phân loại thảm thực vật thế giới bao gồm 5 lớp quần hệ

1.1.1.2 Ở Việt Nam

So với thế giới, thì các công trình phân loại thảm thực vật ở Việt Nam xuất

hiện khá muộn

Loeschau (1962) đề ra 3 tiêu chuẩn để phân chia loại hình thảm thực vật

ở Việt Nam là thành phần loài cây, đặc tính sinh thái và hình thái cấu trúc (theo

Thái Văn Trừng)[139] Cách phân chia này dễ áp dụng nên được áp dụng rộng rãi Tuy nhiên, thực chất của cách phân loại này chỉ căn cứ vào mức độ thoái hóa khác nhau nên không phân biệt rừng thứ sinh, rừng nguyên sinh và các giai đoạn diễn thế của thảm thực vật

Trần Ngũ Phương (1970)[91] xây dựng Bảng phân loại rừng miền Bắc nước ta,

trong đó đã chú ý đến việc nghiên cứu qui luật diễn thế thứ sinh, diễn biến độ phì, các tính chất vật lý, hóa học và dinh dưỡng đất qua các giai đoạn phát triển của rừng

Thái Văn Trừng (1978)[139] dựa trên quan điểm Sinh thái phát sinh đã xây dựng Bảng phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam Trong đó, nguyên lý cơ bản duy

nhất quyết định sự phân hoá những phân loại trong thảm thực vật là nguyên lý sinh

thái phát sinh học, với 5 nhóm nhân tố phát sinh: Địa lý - địa hình; khí hậu - thuỷ văn; đá mẹ - thổ nhưỡng; khu hệ thực vật; sinh vật và con người Đơn vị phân loại

cơ sở là Kiểu thảm thực vật (Vegetation type)

Sau này cũng có nhiều tác giả nghiên cứu, phân loại thảm thực vật ở nước ta

với các nguyên tắc, tiêu chí và phương pháp khác nhau: Dựa trên khung phân loại của UNESCO (1973): Phan Kế Lộc (1985), Vũ Anh Tài và cộng sự (2007, 2008)[110], Nguyễn Nghĩa Thìn và cộng sự [122]; Phân chia thảm thực vật theo chức năng phòng hộ: Võ Đại Hải (1996)[42]; Phân chia thảm thực vật bằng phương pháp viễn thám GIS: Trần Văn Thụy (1996)[128]; Căn cứ vào trạng thái trữ lượng của rừng (Trần Văn Con (2007)[20], Bùi Đoàn và cộng sự (2001)[37]; Phân chia các kiểu thảm thực vật theo cấu trúc và nguồn gốc: Nguyễn Thế Hưng (2003)[60] Đặc

biệt, với hệ sinh thái kém bền vững, Trần Đình Lý (2006)[73] đã giới thiệu các quần

hệ, kiểu thảm thực vật chính, vấn đề khai thác tiềm năng gò đồi 6 tỉnh Bắc Trung Bộ

1.1.2 Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của thảm thực vật

1.1.2.1 Trên thế giới

Trên thế giới, việc nghiên cứu cấu trúc thảm thực vật với sự phong phú về số lượng công trình cũng như sự đa dạng về nội dung và phương pháp nghiên cứu

Các tác giả tập trung nghiên cứu các nội dung chủ yếu sau: Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện địa lý khác nhau đến sự phân bố các kiểu rừng và đặc trưng cấu trúc của chúng (Van Steenis, 1956; Webb, 1956); nghiên cứu rừng mưa nhiệt đới (Richards, 1952; Vidal, 1960; Catinot, 1965); nghiên cứu mô hình hóa các quá trình sinh trưởng, cấp đất, sản lượng rừng (Meyer và Stevenson, 1943); nghiên cứu cấu trúc đường kính (Schumacher và Carle, 1960) và thiết lập những phổ hiện tượng học (Rollet,

1971; Belly, 1973; Larcher, 1978, Shalưt, 1950)(theo Nguyễn Thế Hưng)[60]

Về phương pháp, rất nhiều tác giả (Braun - Blanquet, Pavilliard, 1922; Uranov, 1935, 1960; Hult, 1985; Drude, 1913; Iarochenko, 1961; Hanson, 1958; Simpson, 1949; Sorensen, 1948; Jaccard, 1902 ) đưa ra những thang tiêu chuẩn khác nhau để đánh giá các chỉ tiêu về cấu trúc của các thảm thực vật như các chỉ tiêu về

mật độ, độ nhiều (Abundance), độ che phủ (Coverage), độ đầy (Thickness), chỉ số ưu thế (Dominance Index), sức sống (Vitality), chỉ số giống nhau (Similarity), sự quần tụ (Aggregation) (theo Nguyễn Thế Hưng, 2003)[60]

1.1.2.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu về thảm thực vật cũng rất đa dạng

về nội dung: (+) Đánh giá hiện trạng tài nguyên rừng, xây dựng bản đồ thảm thực vật: Nguyễn Bá Thụ (1995)[127], Nguyễn Đức Tú và cộng sự (2001)[141]; (+)Đánh giá tính đa dạng của hệ thực vật và nguồn tài nguyên thực vật: Phạm Hồng Ban, Đỗ Ngọc Đài (2012)[4], Đậu Bá Thìn (2013)[119]; (+) Xác định các yếu tố cấu thành hệ thực vật về mặt địa lí: Nguyễn Nghĩa Thìn (2006)[124], Nguyễn Bá Thụ (1995)[127], Phùng Ngọc Lan và cộng sự (1996)[68]; (+) Xác định một số loài thực vật quý hiếm cần bảo tồn (đặc biệt là những loài có nguy cơ

bị tuyệt chủng), xác định các nguyên nhân gây suy giảm đa dạng sinh học và tìm

ra biện pháp bảo tồn, phát triển đa dạng sinh học: Nguyễn Nghĩa Thìn

(2004)[120], Đậu Bá Thìn (2013)[119], Nguyễn Nghĩa Thìn, Nguyễn Thanh Nhàn

(2004)[123], Đỗ Ngọc Đài và Phan Thị Thúy Hà (2008)[29]; (+) Nghiên cứu cấu trúc thảm thực vật, hệ thực vật của các Vườn Quốc gia, khu bảo tồn thiên nhiên:

Huỳnh Văn Kéo (2001)[63], Phùng Ngọc Lan và cộng sự (1996)[68], Nguyễn Đức

Tú và cộng sự (2001)[141], Nguyễn Nghĩa Thìn, Nguyễn Thanh Nhàn (2004)[123], Nguyễn Nghĩa Thìn (2004)[120], Đỗ Ngọc Đài và Phan Thị Thúy Hà

(2008)[29], Nguyễn Chí Thành (2004)[116]; (+) Phân tích cấu trúc quần hợp cây

gỗ rừng tự nhiên và mô phỏng các quá trình biến động cấu trúc: Nguyễn Văn Sinh (2004)[108], Bùi Chính Nghĩa (2012)[80]; (+) Đánh giá sự tăng trưởng của thảm thực vật rừng: Trần Hữu Viên, Nguyễn Minh Thanh (2012)[148]; (+) Đánh giá khả năng thích ứng của các loài cây bản địa từ rừng tự nhiên trồng trên lập địa rừng trồng: Nguyễn Quốc Trị (2006)[136]…

Ở tỉnh Quảng Ninh, các công trình nghiên cứu thảm thực vật và hệ thực vật ở đây còn ít về số lượng, kém phong phú về nội dung, hạn chế về mặt hệ thống và thiếu tính cập nhật

Trong quá trình nghiên cứu tính đa dạng thực vật ở rừng đặc dụng Yên Tử, tỉnh Quảng Ninh, Phùng Văn Phê và cộng sự (2008)[85] đã được ghi nhận được 711

loài, xác định các loài thực vật được ghi trong Sách đỏ Việt Nam (1996), trong Nghị định 32/2006/NĐ-CP của Chính phủ, cần được ưu tiên bảo tồn Nguyễn Thế Hưng

(2003)[60] phân tích thành phần loài, thành phần kiểu dạng sống trong các trạng thái thảm thực vật ở huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh

1.1.3 Các công trình nghiên cứu về tái sinh, phục hồi rừng

Tái sinh rừng (Forest Regeneration) là sự tái tạo của lớp cây con dưới tán

rừng Đó không chỉ là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng (chủ yếu là tầng cây gỗ), mà là quá trình đảm bảo cho sự tồn tại liên tục của một hệ sinh thái rừng

Phục hồi rừng là quá trình biến đổi tuần tự theo hướng đi lên của các kiểu

thảm thực vật để hình thành một hệ sinh thái rừng tương đối ổn định Thực chất, đây là một quá trình sinh địa phức tạp gồm nhiều giai đoạn và kết thúc bằng sự xuất

hiện một thảm thực vật cây gỗ bắt đầu khép tán khi đạt được các tiêu chí về thành phần chính, mật độ, độ tàn che và yêu cầu về diện tích[15]

Cho đến nay, trên thế giới và trong nước có rất nhiều công trình nghiên cứu

về quá trình tái sinh, phục hồi rừng

1.1.3.1 Trên thế giới

Trên thế giới, các công trình nghiên cứu tái sinh rừng tiêu biểu là những công trình nghiên cứu về rừng nhiệt đới của J.Van Steenis (1956), Aubreville (1938), P.W Richards (1933), Bowt (1946), Sun (1960) và Role (1969)(theo

Nguyễn Thế Hưng, 2003)[60] Trong công trình "Rừng mưa nhiệt đới", Richards

P.W (1964)[100], đã nhận định rằng, tất cả các quần xã thực vật sinh ra từ rừng mưa nhiệt đới qua quá trình diễn thế thứ sinh, nếu được bảo vệ thì sau một thời gian qua các giai đoạn trung gian, chúng đều có thể phục hồi trở lại thành rừng cao đỉnh V.Xannikov (1967) nhận thấy, tầng cỏ quyết và cây bụi có ảnh hưởng xấu đến cây con tái sinh của các loài cây gỗ H.Lamprecht (1989) căn cứ nhu cầu sử dụng ánh

sáng của các loài cây, đã phân chia cây rừng nhiệt đới thành nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bán chịu bóng và nhóm cây chịu bóng (theo Lê Ngọc Công, 2004)[22] 1.1.3.2 Ở Việt Nam

Ở nước ta, quá trình nghiên cứu tái sinh rừng nhiệt đới được tiến hành từ những năm 60 của Thế kỷ XX Từ năm 1962 - 1967, Viện Điều tra và Quy hoạch

rừng đã thực hiện chuyên đề: “Tái sinh tự nhiên rừng” tại một số khu vực rừng

trọng điểm thuộc tỉnh Quảng Ninh, Yên Bái, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình

Khi nghiên cứu quá trình tái sinh, phục hồi rừng ở nước ta, một số nội dung

nghiên cứu được quan tâm đặc biệt: (+)Nghiên cứu vai trò của điều kiện ngoại cảnh đến các giai đoạn phát triển của cây gỗ tái sinh: Thái Văn Trừng (1978)[139], Nguyễn Ngọc Lung (1994);(+) Xác định hệ số tổ thành loài của lớp tái sinh: Vũ Tiến Hinh (1991), Lê Mộng Chân (1994), Hoàng Thị Hạnh và cộng sự (2008)[48]; (+) Xây dựng biện pháp phục hồi lại rừng trên đất đồi núi trọc: Lâm Phúc Cố (1996)[21] hoặc đưa ra những vấn đề kỹ thuật lâm sinh nhằm nâng cao năng suất rừng tự nhiên:

Đỗ Đình Sâm và cộng sự (2001)[105], Nguyễn Anh Dũng (2011)[24]; (+) Đánh giá khả năng phục hồi rừng sau canh tác nương rẫy: Lâm Phúc Cố (1996)[21], Trần Văn

Con, Ngô Đình Quế, Phạm Ngọc Thường (2004)[19], Đinh Hữu Khánh (2006)[64],

Võ Đại Hải và cộng sự (2004)[43];(+)Giới thiệu một số mô hình khoanh nuôi xúc tiến tái sinh rừng tự nhiên: Vương Văn Quỳnh, Võ Đại Hải (2012)[99] Trong đó, có tác giả còn phân tích vai trò của hộ gia đình trong việc xây dựng và phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn: Hoàng Liên Sơn (2012)[109] và (+) Xây dựng Bảng đánh giá tái sinh cho các trạng thái rừng: Trần Xuân Thiệp (1995)(theo Nguyễn Thế

Hưng)[60]

Gần đây, có một số tác giả đã nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tái sinh tự nhiên của các loài cây gỗ trong thảm thực vật ở một số địa phương

phía Bắc Việt Nam: Lê Đồng Tấn (1999)[113] nghiên cứu quá trình phục hồi tự

nhiên một số thảm thực vật sau nương rẫy tại Sơn La; Lê Ngọc Công (2004)[22]

nghiên cứu về quá trình phục hồi rừng bằng khoanh nuôi trên một số thảm thực vật ở Thái Nguyên; Ma Thị Ngọc Mai (2007)[74] nghiên cứu quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật ở trạm Đa dạng sinh học Mê Linh (Vĩnh Phúc); Từ Thị Lan Hương (2010)[61] nghiên cứu xu hướng và xác định các giai đoạn trong quá trình phục hồi thảm thực vật ở tỉnh Quảng Ninh Ngoài ra, còn rất nhiều tác giả khác cũng tham gia nghiên cứu tái sinh, phục hồi rừng: Đinh Hữu Khánh (1999)[64] nghiên cứu cơ sở khoa học xác định và phân loại đối tượng khoanh nuôi phục hồi rừng ở một số tỉnh Nam Trung Bộ, Trần Đình Lý, Đỗ Hữu Thư (1995)[72] nghiên cứu quá trình phục hồi rừng vùng gò đồi Việt Nam; Nguyễn Thế Hưng (2003)[60]

nghiên cứu quá trình phục hồi rừng ở huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh

1.2 Các công trình nghiên cứu về sinh khối, năng suất khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật

1.2.1 Một số khái niệm cơ bản

Năng suất tổng số của hệ sinh thái, của thảm thực vật được xác định bởi tốc

độ đồng hóa năng lượng ánh sáng của sinh vật sản xuất (chủ yếu là cây xanh) trong quá trình quang hợp hoặc hóa tổng hợp

Năng suất tuyệt đối là tốc độ tích lũy chất hữu cơ trong mô thực vật trừ đi chất hữu cơ được thực vật sử dụng để hô hấp Đại lượng đó cũng được gọi là “Kết quả quang hợp” hoặc “Đồng hóa nguyên”, “Năng suất sơ cấp nguyên”

Năng suất tuyệt đối là lượng chất hữu cơ tích luỹ trong cơ thể thực vật trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích, lượng vật chất này mới thực sự có ý

nghĩa đối với đời sống con người

1.2.2 Lược sử phương pháp đánh giá khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật

Khi xem xét các phương pháp nghiên cứu Whitaker, R.H (1961,1966)[168]

Marks, P.L (1971)[162] cho rằng “Số đo năng suất chính là số đo về tăng trưởng, tích luỹ sinh khối ở cơ thể thực vật trong quần xã”

Woodwell, G.M (1965) và Whitaker, R.H (1968)[169] đã đề ra phương pháp

“Thu hoạch” để nghiên cứu năng suất tuyệt đối

Newbould, P.I (1967)[163] đề nghị phương pháp “Cây mẫu” trong các ô

tiêu chuẩn để nghiên cứu sinh khối và năng suất của thảm thực vật Phương pháp này đã được chương trình quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng

Khi nghiên cứu về khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật, thì phương

pháp xác định sinh khối có tính chính xác cao Tuy nhiên, tuỳ từng tác giả với những

điều kiện khác nhau mà sử dụng các phương pháp xác định sinh khối khác nhau:

- Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám

- Sử dụng phương pháp dioxit cacbon để xác định sinh khối: Sinh khối được đánh giá bằng cách xác định tốc độ đồng hoá CO2 Chẳng hạn, định lượng sự thay đổi của lượng CO2 theo mặt thẳng đứng của tán rừng bằng phương pháp phân tích hiệp phương sai dòng xoáy (dự đoán lượng cacbon đi vào và đi ra khỏi hệ sinh thái

rừng theo định kỳ trên cơ sở những căn cứ về tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ và số liệu CO2 theo mặt phẳng đứng

- Sử dụng phương pháp “Chlorophyll” để xác định sinh khối Trong đó, hàm

lượng Chlorophyll trên một đơn vị diện tích mặt đất là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thụ các tia bức xạ hoạt động quang tổng hợp

Sinh khối của thảm thực vật có thể được xác định nhanh chóng dựa vào

nhiều yếu tố: (+) Xác định mối liên hệ giữa sinh khối với kích thước của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó (Whitaker, 1966)[169]; (+) Sử dụng phương pháp Oxygen định lượng oxygen tạo ra trong quá trình quang hợp Trên cơ

sở đó, xác định được năng suất và sinh khối thảm thực vật; (+) Dự báo khối lượng Biomass khô của rừng/đơn vị diện tích (tấn/ha) Từ đó tính trực tiếp lượng CO 2 hấp thụ hoặc tính khối lượng cacbon (C) (phương pháp của GS.Y.Morikawa mà tổ chức JIFPRO áp dụng)[96]; (+) Nghiên cứu sự khác nhau về sinh khối của các loại rừng, với các độ tuổi, điều kiện lập địa hoặc trong các vùng sinh thái khác nhau; (+) Sử dụng biểu quá trình sinh trưởng và biểu Biomass để tính toán sinh khối rừng:

Nguyễn Ngọc Lung và Nguyễn Tường Vân (2004)[70]

Xét trong tổng sinh khối rừng, thì sinh khối cây bụi và tầng cây dưới tán của rừng đóng góp một phần quan trọng Người ta sử dụng nhiều phương pháp xác định

sinh khối cho cây bụi và cây tầng dưới trong hệ sinh thái rừng: (1) lấy mẫu toàn bộ cây; (2) phương pháp kẻ theo đường; (3) phương pháp mục trắc; (4) phương pháp

lấy mẫu kép sử dụng tương quan Trong các phương pháp này, thì phương pháp lấy mẫu toàn bộ cây thường được áp dụng (theo Vũ Tấn Phương, 2006)[92][93]

1.2.3 Kết quả đánh giá khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật

Sinh khối và năng suất thảm thực vật trên thế giới là những vấn đề đã được

rất nhiều tác giả trên thế giới quan tâm nghiên cứu từ khá lâu Tuy nhiên, sang Thế

kỷ XX, nhờ áp dụng các thành tựu khoa học như hoá phân tích, hoá thực vật và đặc biệt là vận dụng nguyên lý tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên, các nhà khoa học

đã thu được những thành tựu đáng kể: Lieth, H (1964)[161] đã thể hiện năng suất sinh học trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất Với sự ra đời của chương trình Sinh học quốc tế “IBP” (1964) và chương trình Sinh quyển con người “MAB”

(1971) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối Trong giai đoạn này, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh: Dajoz (1971) tính toán năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái chủ yếu (rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi, savana châu Phi, đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca, ở vùng ôn đới và sinh khối (Biomass) của Savana cỏ cao Andropogon, của rừng thứ sinh ở Ghana (theo Dương Hữu Thời, 1992)[126]; IPCC (2003)[160] xác định tổng lượng hấp thụ dự trữ cacbon của rừng trên toàn thế giới (trong đất và thảm thực vật) và tỷ lệ hấp thu CO2 trong sinh khối ở vùng cực bắc, ở vùng ôn đới

và ở các vùng nhiệt đới (IPCC, 2000)[159] Brown (1997)[154], cũng xác định chỉ tiêu này với giá trị tương tự (khoảng 830 PgC); Malhi, Baldocchi (1999) đánh giá lượng phát thải cacbon dự trữ trong sinh quyển (Trong đó, sự phát thải từ các hoạt động của con người tạo ra 7,1 ± 1,1 Gt cacbon/năm đi vào khí quyển) Theo IPCC, trong hai thập kỷ tới, ước tính tổng mức phát thải khí nhà kính của các nước đang phát triển sẽ vượt tổng mức phát thải của các nước phát triển (theo Võ Đại Hải (2009)[46]

Việc xác định sinh khối và khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật rừng

được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu Theo Rodel D Lasco (2002)[165], mặc dù rừng chỉ che phủ khoảng 21% diện tích bề mặt của Trái Đất, nhưng sinh khối thực vật chiếm đến 75% so với tổng sinh khối thực vật trên cạn và 37% lượng tăng trưởng sinh khối hàng năm Bên cạnh đó, Steemann Nielsen, E (1954)[166], Fleming, R.H (1957)[157] đã tổng kết quá trình nghiên cứu về sinh khối rừng

Việc nghiên cứu khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật rừng nhiệt đới,

có các hướng nghiên cứu chủ yếu sau đây: (+) Xác định lượng cacbon dự trữ trong thảm thực vật và trong đất: Brown (1996)[153], IPCC (2000)[159], Pregitzer và Euskirchen (2004)[164]; (+) Đánh giá giá trị hấp thụ CO 2 của các khu rừng tự nhiên nhiệt đới: Theo Camillie Bann và Bruce Aylward (1994)[155], chỉ tiêu này ở rừng Amazon khoảng 1625 USD/ha/năm; (+) Xác định năng suất chất khô thuần:

Duyiho cho biết, hệ sinh thái rừng nhiệt đới có từ 10 - 50 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 - 800 tấn/ha/năm (theo Lê Hồng Phúc (1994)[88], Rodel D Lasco (2002)[165] khẳng định, rừng nhiệt đới có ý nghĩa rất to lớn trong việc hạn chế quá trình biến đổi khí hậu toàn cầu, vì lượng cacbon tích luỹ của rừng chiếm 47% tổng lượng cacbon trên Trái Đất

Rừng nhiệt đới châu Á cũng là đối tượng được nhiều người nghiên cứu về khả năng tích lũy cacbon, với nội dung phong phú: Thông qua việc tính toán, các tác giả

cho thấy, lượng cacbon trung bình trong rừng nhiệt đới Châu Á rất lớn: Brown và cộng sự (1980) xác định có khoảng 144 tấn/ha trong phần sinh khối và 148 tấn/ha trong lớp đất mặt (độ sâu 1m), còn Houghton R.A (1991) đã chứng minh lượng cacbon trong rừng nhiệt đới châu Á là 40 - 250 tấn/ha, trong đó 50 - 120 tấn/ha ở phần thực vật và đất (theo Phạm Xuân Hoàn, 2005)[54] Tương tự, ICRAF (2001)[158] đã xác định được lượng cacbon trung bình trong sinh khối phần trên mặt đất của rừng nhiệt đới châu Á từ 25 - 300 tấn/ha, còn kết quả nghiên cứu của Brown (1991) cho thấy, rừng nhiệt đới Đông Nam Á có lượng sinh khối trên mặt đất từ 50 -

430 tấn/ha (tương đương 25 - 215 tấn C/ha) và trước khi có tác động của con người thì các trị số tương ứng là 350 - 400 tấn/ha (tương đương 175 - 200 tấn C/ha)

Nhiều công trình nghiên cứu về khả năng tích luỹ cacbon của các thảm thực vật ở một số quốc gia: Trong công trình World forest biomass and primary production data, Cannell, M.G.R (1981)[156] tập hợp 600 công trình đã được xuất

bản về sinh khối khô của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới; Lasco R (1999)[165] nghiên cứu rừng tự nhiên thứ sinh và rừng già tại Philippines; Noordwijk (2000) nghiên cứu các hệ nông lâm kết hợp và thâm canh cây lâu năm tại Indonesia (theo Fleming, R.H (1957)[157] Trong đó, một số tác giả nghiên cứu

ảnh hưởng khai thác thảm thực vật tới lượng cacbon Theo Putz F.E & Pinard M.A

(1993), bằng việc áp dụng phương thức khai thác giảm thiểu (RIL) ở Sabah (Malaysia), lượng cacbon trong lâm phần sau khai thác theo RIL cao hơn lâm phần

khai thác theo phương thức thông thường đến 88 tấn/ha (theo Phạm Xuân Hoàn (2005)[54] Rodel D Lasco (2002)[165] cho rằng, lượng sinh khối và cacbon của rừng nhiệt đới châu Á bị giảm khoảng 22 - 67% sau khai thác Tỷ lệ lượng cacbon

bị mất so với rừng thành thục trước khai thác ở Philippin là 50%, ở Indonesia là 38 - 75% Tại Indonesia, các đồn điền cọ dầu và cà phê có lượng cacbon hấp thụ thấp hơn rừng tự nhiên từ 6% - 31%, còn các hệ canh tác nông lâm kết hợp và rừng trồng mức chênh lệch này là 4 - 27% (theo Phạm Xuân Hoàn, 2005)[54] Brown, S (1997)[154] định lượng cacbon thất thoát đối với rừng nhiệt đới khi chuyển đổi mục đích sản xuất (Lượng cacbon hấp thụ được sẽ giảm từ 1/3 đến 1/4 khi rừng chuyển đổi sang canh tác nông nghiệp) Brown, S (1996)[153] đã ước lượng tổng lượng cacbon mà rừng trồng trên thế giới có thể hấp thu tối đa trong vòng 5 năm (1995 - 2000) là khoảng 60 - 87 Gt

Việt Nam là một trong những quốc gia tham gia vào Nghị định thư Kyoto

sớm nhất (Phê chuẩn Công ước khung của Liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu

(UNFCCC) ngày 16/11/1994 và Nghị định thư Kyoto vào ngày 25/9/2002) Hiện nay có một số dự án đang được xây dựng, triển khai ở Việt Nam (Bộ Tài nguyên và Môi trường)[138]

Kể từ khi Cơ chế phát triển sạch (CDM) được thông qua và thực sự trở thành

một cơ hội mới cho ngành Lâm nghiệp, thì việc nghiên cứu về sinh khối rừng bắt đầu nhận được sự quan tâm đặc biệt, đã đem lại những kết quả rất có ý nghĩa trong

việc đánh giá về khả năng tích lũy cacbon của các thảm thực vật: Xây dựng tiêu chí cho các Dự án CDM tại Việt Nam và dự án Đánh giá tiềm năng hấp thụ CO 2 của các thảm thực vật khác nhau (Trung tâm Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng

- Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam)[138], Ngô Đình Quế (2005)[95]

Trên cơ sở các phương pháp tiếp cận về sinh khối rừng, các nhà sinh thái học đã nghiên cứu khả năng hấp thụ cacbon cho các đối tượng khác nhau và đã thu được các

kết quả nhất định Trong đó, khả năng hấp thụ cacbon của rừng tự nhiên rất được quan

tâm nghiên cứu: Hoàng Xuân Tý (2004)[145], Nguyễn Hoàng Trí (1986)[135], Đặng Trung Tấn (2001)[112], Viên Ngọc Nam, Lê Hoàng Long (2012)[79]

Do sự suy thoái rừng đang là vấn đề cấp bách trong thời hiện đại Vì vậy,

cũng như trên thế giới, các công trình nghiên cứu về sự biến động cacbon sau khi

khai thác rừng ở Việt Nam khá lớn: Phạm Xuân Hoàn (2005)[54] nghiên cứu sự

biến động cacbon sau nương rẫy, Nguyễn Viết Xuân (2012)[151] định lượng trữ lượng các bon của hệ thống sử dụng đất nông lâm kết hợp

Ở Việt Nam, có khá nhiều công trình nghiên cứu về năng suất, sinh khối và khả năng tích lũy cacbon của các loại rừng trồng Võ Đại Hải và cộng sự (2009)[45],[46] đã xác định được năng suất sinh khối và khả năng hấp thụ cacbon của một số dạng rừng trồng ở Việt Nam (Thông mã vĩ, Thông nhựa, Keo lai, Bạch đàn urophylla, Mỡ, Keo lá tràm; Đặng Thịnh Triều (2010)[137] nghiên cứu khả năng cố định cacbon của rừng trồng Thông mã vĩ và Thông nhựa; Hà Văn Tuế (1994)[142] nghiên cứu năng suất, sinh khối một số quần xã rừng trồng nguyên liệu giấy; Ngô Đình Quế và cộng sự (2008)[96], đã đưa ra dẫn liệu về năng suất, trữ lượng và lượng

CO2 hấp thụ trong sinh khối rừng trồng Keo lai; Ngô Đình Quế (2008)[96] tính toán lượng cacbon thực tế thu được qua việc trồng Keo lai, Quế, Thông, Keo lá tràm theo

dự án CDM; Vũ Tấn Phương (2006)[93] đánh giá khả năng hấp thụ cây cá lẻ Keo tai tượng và Bạch đàn urophylla; Nguyễn Văn Dũng (2005)[26] xác định tổng sinh khối tươi của rừng trồng Thông mã vĩ và Keo lá tràm

Để xác định nhanh lượng cacbon tích luỹ của rừng, các nhà sinh thái học

Việt Nam thường thiết lập mối quan hệ giữa lượng cacbon tích luỹ của rừng với các nhân tố điều tra cơ bản: (+) Xây dựng bảng tính sẵn lượng sinh khối của cây cá thể (Đặng Thịnh Triều, 2010)[137];(+) Xây dựng bảng tra lượng cacbon cố định của cây cá thể theo D 1.3 và H vn theo cấp đất (Đặng Thịnh Triều, 2010)[137]); (+)Thiết lập các phương trình tương quan giữa sinh khối và lượng cacbon hấp thụ, lượng cacbon hấp thụ trên mặt đất và dưới mặt đất theo các cấp đất khác nhau (Võ

Đại Hải và cộng sự, 2009)[45],[46]; Tìm ra quy luật quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh khối với các chỉ tiêu biểu thị kích thước của cây, để xác định được quan hệ về mặt toán học giữa sinh khối tươi và sinh khối khô các bộ phận (Lê Hồng Phúc, 1996)[89], Hoàng Văn Dưỡng, 2000)[28], Đỗ Văn Nhân và cộng sự (2012)[82];

(+)Xây dựng phương trình biểu diễn mối quan hệ này cho từng loài (Nguyễn Văn

Dũng, 2005)[26], Ngô Đình Quế (2005)[95], Vũ Tấn Phương (2006)[92]…);

(+)Lập phương trình tương quan hồi quy tuyến tính giữa yếu tố lượng CO 2 hấp thụ hàng năm với năng suất gỗ và năng suất sinh học (Ngô Đình Quế, 2005)[95]; (+)Xây dựng bảng tính toán sẵn lượng cacbon tích luỹ của các trạng thái rừng

trồng theo mật độ, D g và H L (Nguyễn Văn Dũng, 2005[26], Hoàng Văn Dưỡng,

2000)[28]); (+) Xác định được hệ số chuyển đổi từ sinh khối khô sang CO 2 (Nguyễn Ngọc Lung, Nguyễn Tường Vân)[70]…

1.3 Các công trình nghiên cứu về đất đai

1.3.1 Nghiên cứu đặc tính vật lý, hóa học của đất đồi núi thoái hóa

Có rất nhiều công trình của các tác giả nước ngoài nghiên cứu về đặc tính lý hóa học của đất và ảnh hưởng qua lại giữa thảm thực vật và đất Tiêu biểu là các công trình của Richards (1948, 1954), Zon C.V (1954 - 1971), Pagel (1962), Rodin (1965, 1967), Remezov (1959), Rodin và Bazilevic (1967), Saly R (1985), Kelley (1948),Vin (1974)(theo Nguyễn Thế Hưng, 2003)[60]

Thoái hóa đất là các quá trình thay đổi các tính chất hóa lý và sinh học của

đất dẫn đến giảm khả năng của đất trong việc thực hiện các chức năng[87] Sự thoái hóa đất là sự giảm dần độ phì đất trong qua trìnhcanh tác dẫn đến giảm sức sản xuất của đất và năng suất cây trồng thấp[86] Phần lớn diện tích đất đồi núi ở Việt Nam bị thoái hóa, nên đất đồi núi là đối tượng nghiên cứu rộng rãi, với các

nội dung phong phú: (+) Phân tích tiềm năng và trở ngại trong việc sử dụng các

loại đất chính vùng đồi núi: Hoàng Xuân Tý (1994)[143], Nguyễn Thế Đặng và

cộng sự (2003)[31], Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên (1999)[106]; (+) Nghiên cứu nhóm đất feralit đỏ vàng hoặc feralit vàng đỏ trên các loại đất trầm tích điển hình

và macma chua, phân bố rộng rãi nhất ở vùng đồi núi: Nguyễn Ngọc Bình

(1996)[6]; (+) Nghiên cứu thành phần cơ giới và các đặc tính vật lý: Lê Huy Bá (2007)[3], Hoàng Xuân Tý (1988)[144]; (+) Nghiên cứu về đặc điểm giữ nước của tán cây và vật rơi rụng, cũng như khả năng thấm nước của đất của các thảm thực vật: Đỗ Hoàng Chung (2012)[18], Phạm Văn Điển (2012)[32],[33], Nguyễn Thị Thúy Hường, Phùng Văn Khoa (2012)[62]; (+) Nghiên cứu sự biến đổi của đất sau chu kỳ du canh (thành phần đoàn lạp, hàm lượng các chất, thành phần

sesquioxyt R2O3): Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên (1999)[106]; (+) Nghiên cứu hiệu lực của lân và đề xuất việc chọn dạng phân lân và liều lượng bón lân thích hợp có hiệu quả đối với các loại cây trồng: Nguyễn Ngọc Nông (1995)[83]; (+)Nghiên cứu tính hoãn xung của đất trước việc bón vôi: Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên, 1999)[106]; (+) Nghiên cứu về quản lý và phục hồi đất dốc thoái hóa

ở Việt Nam: Thái Phiên và Nguyễn Tử Siêm (1996)[86]; Trước tốc độ sa mạc hóa

diễn ra rất mạnh, mỗi năm trên thế giới có 3,2 triệu ha đất hóa sa mạc Tính đến năm 2000 sa mạc sẽ chiếm hơn 1/3 lục địa Trái Đất[2] Vì vậy, có một số công

trình (+) đánh giá quá trình sa mạc hóa nhiệt đới: Lê Huy Bá, Lâm Minh Triết

(2005)[2], Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên (1999)[106] Kết quả nghiên cứu cho thấy, sau khai hoang 35 - 40 năm, chất hữu cơ chỉ còn lại 40 - 60% so với đất rừng ban đầu, chỉ số pHKCl giảm đi từ 0,5 đến trên 1 đơn vị[106], tiềm năng sản xuất của đất khô hạn hay bán khô hạn giảm xuống trên 10%[2]

1.3.2 Nghiên cứu về tác động của thảm thực vật đối với đất

Việc nghiên cứu sự tác động qua lại giữa thảm thực vật với môi trường đất có

ý nghĩa quan trọng Kết quả của các nghiên cứu này giúp cho việc điều chỉnh các hoạt động khai thác, sử dụng và phát triển thảm thực vật ở từng địa phương trong việc nâng cao năng suất sinh học, bảo vệ đất, bảo vệ môi trường

Những nghiên cứu cơ bản về tác động của thảm thực vật đối với đất

Theo Ngô Đình Quế và cộng sự (2006)[97], ở Việt Nam hiện nay, do thiếu các nghiên cứu cơ bản về ảnh hưởng của rừng về các yếu tố môi trường, nên các dự

án chương trình trồng rừng 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, nên chưa phát huy được chức năng phòng hộ và cải thiện môi trường

Thông qua việc đưa ra các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá đất trồng rừng, giới thiệu cách tổ chức thực hiện đất phục vụ trồng rừng, Đỗ Đình Sâm và cộng sự

(2005)[103] đã xây dựng được Cẩm nang đánh giá đất phục vụ trồng rừng rất có ý

nghĩa trong việc sử dụng đất phục vụ trồng rừng một cách hiệu quả và đúng mục

đích

Đánh giá vai trò của rừng trồng trong cải tạo môi trường ở lưu vực Sông Bồ, tỉnh Thừa Thiên - Huế, Dương Viết Tình (2008)[132] cho thấy, các mô hình rừng trồng có thể bổ sung vào đất một lượng chất hữu cơ hoai mục khoảng từ 6,79 - 18,6 tấn/ha/5 năm

Võ Đại Hải, Ngô Đình Quế (2006)[44] sử dụng mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tools) để phân tích và xử lý số liệu đánh giá tác động của rừng đến dòng chảy và xói mòn đất trên một số lưu vực sông miền Trung và Tây Nguyên

Nghiên cứu tác động của thảm cây trồng đến đặc tính lý, hóa học của đất

Theo công trình Ảnh hưởng của một số loại rừng đến môi trường ở Việt Nam, Ngô Đình Quế (2008)[96], đã tổng quan các vấn đề nghiên cứu có liên quan

Theo ông, ở Việt Nam các nghiên cứu của Trertov (1974), Hoàng Xuân Tý (1973), Nguyễn Ngọc Bình (1980), Đỗ Đình Sâm (1983) đã chứng minh rằng, khi phá rừng

tự nhiên để trồng thuần loại Mỡ (Mangletia glauca), Bồ đề (Styrax tonkinensis), Luồng và Tre diễn (Dendrocalamus sp.) sự thoái hóa lý tính và chất hữu cơ là rõ rệt

Khi tiến hành đánh giá tác động môi trường của một số loại rừng trồng ở Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên, Ngô Đình Quế và cộng sự (2006)[97], đã xây dựng được

Bảng dự thảo tiêu chuẩn đánh giá tác động môi trường của rừng trồng vùng Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên

Có một số công trình nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của rừng trồng các loài cụ thể tới môi trường đất và đề xuất các giải pháp kĩ thuật lâm sinh phù hợp nhằm nâng cao năng suất của rừng và bền vững môi trường: Phạm Ngọc Mậu (2008)[75] xác định một số cơ sở đánh giá ảnh hưởng của rừng trồng Bạch đàn và Keo tai tượng ở trung tâm Bắc Bộ; Bùi Thị Huế (1996)[58]; M E D Poore, C

Fries (1988)[94]; Xác định điều kiện đất trồng rừng Bồ đề (Styrax tonkinensis) làm

nguyên liệu giấy sợi và nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Bồ đề trồng thuần loại đến

độ phì đất (Hoàng Xuân Tý, 1988)[144]; Nghiên cứu ảnh hưởng của trồng chè lâu năm tới một số tính chất lý học của đất (Đặng Văn Minh, 2003)[76]…

1.3.3 Nghiên cứu về bảo vệ đất và chống xói mòn đất

Trên thế giới có rất nhiều tác giả công bố công trình nghiên cứu khoa học về tác hại của xói mòn và các biện pháp chống xói mòn: Vương Vĩnh An (1962), Xobolev S.S (1961), Zaslapski M N (1966), Đocusaev B B (1949), Kottưsev P.A (1937), Timiriazev K.A (1948), Lê Văn Tư (1997), Sheng T.C (1992), Browing (1947)(theo Nguyễn Thế Hưng, 2003)[60] Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc, trong lưu vực sông Hoàng Hà lượng N, P, K từ diện tích gieo trồng bị rửa trôi gấp 100 lần lượng được bón vào Trong điều kiện tự nhiên cần 300 năm để hình thành một lớp đất dày 25 mm (Lê Huy Bá, Lâm Minh Triết, 2005)[2]

Trong tác phẩm Xói mòn đất và biện pháp chống, P.X Zakharôp (1981)[152] đề

cập đến các dạng xói mòn đất, các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của quá trình xói mòn đất Ông cũng đã đưa ra những biện pháp chống xói mòn hiệu quả (kỹ thuật nông nghiệp, cải tạo rừng, kỹ thuật thuỷ văn ) Đặc biệt, Wischmeier W H

và Smith D.D (1958) xây dựng phương trình định lượng xói mòn - "Phương trình mất đất phổ dụng" (Universal Soil Loss Equation - USLE) (theo Nguyễn Thế Hưng,

2003)[60] Cho đến nay, phương trình này đang được thừa nhận và áp dụng ở nhiều

nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam:A = R.K.LS.C.P Trong đó, A: Lượng đất mất (tấn/arc) 1 arc = 0,405 ha; K: Hệ số xói mòn của đất; R: Hệ số xói mòn do mưa; L: Hệ số chiều dài sườn dốc; S: Hệ số độ dốc (LS: Hệ số địa hình); C: Hệ số lớp phủ thực vật; P: Hệ số bảo vệ đất của con người

Ở nước ta, nơi không có thảm phủ, mất đi 1cm đất mặt/ha/năm (tương đương với 100m3 đất mặt hoặc bằng 200 tấn), nghĩa là mất đi 6 tấn mùn và 300kg N, mỗi năm trôi ra biển 250 triệu tấn phù sa Do xói mòn, nhiều vùng đã trở thành đất trống đồi trọc, đá ong hóa, thậm chí trở thành đất trơ sỏi đá Ở Việt Nam, có khoảng 6 - 7 triệu ha

đất trống đồi trọc đã và đang bị xói mòn nghiêm trọng (theo Lê Huy Bá, 2007)[3]

Trước những tác động to lớn của xói mòn, ở nước ta có những nội dung

nghiên cứu chủ yếu sau đây: (+) Dự đoán xói mòn theo phương trình Wischmeier

W H - Smith D.D.: Nguyễn Ngọc Lung, Võ Đại Hải (1997)[69], Võ Đại Hải

(1996)[42] hoặc sử dụng mô hình dự báo xói mòn đất và dòng chảy PLER - Predict Localize Erosion and Runoff (Đây là mô hình xói mòn vật lý được xây dựng từ mô

hình toán học GUESS - Griffith University Erosion Sedimentation System và sử dụng ngôn ngữ PCRaster để viết thuật toán chạy mô hình theo pha động của xói

mòn: Đỗ Duy Phái và cộng sự (2006)[84]; (+) Đánh giá hiện trạng xói mòn bằng

việc thiết lập bản đồ độ dốc, bản đồ hướng dòng chảy, bản đồ hệ số sinh thái, bản

đồ hệ số lớp phủ, bản đồ hệ số xói mòn đất (K) và tính toán hệ số mưa để xây dựng bản đồ xói mòn: Lương Văn Thanh (2006)[115], Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm (2002)[87] Đặc biệt, Nguyễn Quang Mỹ đã đưa ra sơ đồ phân vùng trong toàn quốc, trong đó các vùng miền núi nước ta đều có lượng xói mòn cao, dao động từ

100 - 500 tấn/ha/năm (theo Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm, 2002)[87]; (+) Nghiên cứu mối tương quan giữa lượng đất mất do xói mòn và năng suất cây trồng: Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm (2002)[87]; (+) Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình xói mòn: Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm (2002)[87] xác định được các nhân

tố ảnh hưởng đến cường độ xói mòn đất ở miền núi; Nguyễn Ngọc Lung, Võ Đại Hải (1997)[69] phân tích vai trò của từng nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn; Phạm Văn Điển (2006)[32], Lê Quang Vinh (1996)[149] xác định mối liên quan mật thiết

giữa thảm thực vật, đất và nước; Lê Huy Bá, Lâm Minh Triết (2005)[2] xác định mối quan hệ của yếu tố địa hình và cường độ xói mòn đất (Kết quả nghiên cứu cho thấy, nếu tăng dốc lên 40 thì dòng chảy tăng lên 2 lần, khối lượng vật chất bị cuốn

trôi tăng lên đến 64 lần); (+) Trong việc nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng, thì tác động của lớp phủ thực vật đến khả năng gây xói mòn đất được đặc biệt quan tâm:

Phạm Văn Điển (2006)[32] đề xuất tiêu chuẩn đánh giá thảm thực vật phòng hộ nguồn nước; Võ Đại Hải (2012)[47] giới thiệu kỹ thuật xây dựng và các mô hình rừng phòng hộ đầu nguồn; Lê Quang Vinh (1996)[149] đề xuất các biện pháp tái tạo lại thảm thực vật trên lưu vực; Nguyễn Ngọc Lung, Võ Đại Hải (1997)[69] đưa ra các giải pháp xây dựng rừng phòng hộ nguồn nước, canh tác nông lâm nghiệp chống xói mòn trên đất dốc; Nguyễn Văn Phổ (1972) đã xác định lưu lượng dòng chảy trong các hệ sinh thái rừng và hệ sinh thái không có rừng (Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004)[123]; Võ Đại Hải (1996)[42] nghiên cứu các dạng cấu trúc hợp lý cho rừng phòng hộ đầu nguồn Đặc biệt, khi nghiên cứu về tác động của lớp phủ thực vật đến khả năng gây xói mòn đất, Vũ Thanh Te và cộng sự (2005)[114] đã xác định cụ thể

từng giá trị về chỉ tiêu cho nhân tố lớp phủ thực vật: Tác dụng che phủ vòm lá và

chiều cao của chúng (CI), tác dụng với tốc độ thấm của đất (CII) và tác dụng của bộ

rễ (CIII)…Kết quả nghiên cứu cho thấy, lớp phủ thực vật càng dày, thì khả năng làm chậm dòng chảy sườn càng tăng (7- 41 lần)

Bên cạnh việc nghiên cứu tác động của xói mòn và các biện pháp hạn chế tác

động của xói mòn, thì các biện pháp ngăn cản quá trình suy thoái khác của đất

cũng được nhiều nhà khoa học lưu ý: Vũ Thành (1980)[117] nghiên cứu tác dụng bảo vệ, tích lũy mùn, đạm, cải tạo thành phần mùn đất ở vùng đồi; Nguyễn Văn Tiễn, Trần Ngọc Ngoạn, Đặng Thị Ngoan (1995)[131] phân tích đặc điểm vùng đất đồi núi, vai trò của cây cốt khí trong việc làm hàng rào bảo vệ đất, xây dựng quy trình canh tác trên đất đồi núi và kỹ thuật trồng một số loại cây trên đất dốc; Nguyễn Tử Siêm, Thái Phiên (2002)[107] giới thiệu các phương thức sử dụng cây phủ đất, giới thiệu các loại cây phủ đất chủ yếu trong nông nghiệp; Phạm Quang Hà

và cộng sự (2001)[41] nghiên cứu hiệu quả của biện pháp băng cây phân xanh bảo

vệ đất dốc; Phạm Tiến Hoàng (2003)[55] nghiên cứu mật độ vi sinh vật đất và một

số loài thực vật có khả năng cải tạo đất đồi bị thoái hóa sau nhiều năm trồng Bạch đàn; Bùi Quang Toản (1991)[134] đã xác định được một số tính chất nông học của

đất nương rẫy và xây dựng các phương thức sử dụng đất hợp lý và các hệ thống

cho rằng, các yếu tố hình thành đất khác nhau rõ rệt ở đồng bằng và vùng núi; Khi nghiên cứu đặc điểm một số loại đất rừng ở tỉnh Quảng Ninh về mặt khóang vật, Ngô Nhật Tiến (1988)[130], đã đề nghị cần tích cực bảo vệ rừng, hạn chế sự tạo thành nhiều Kaolinit gây thoái hóa cho đất ở khu vực nghiên cứu

Nguyễn Thế Hưng (2003)[60] nghiên cứu một số đặc tính lý, hóa học và vi sinh vật học của đất trong một số kiểu thảm thực vật ở huyện Hoành Bồ

1.4 Các công trình nghiên cứu về trồng rừng

Ở Việt Nam, có khá nhiều mô hình trồng rừng, với các quy mô và các loài cây khác nhau, trên các điều kiện khác nhau về địa chất, địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng Ở một số địa phương, có một số loài cây trồng đã trở thành đặc sản quý, có giá trị kinh tế cao Tuy nhiên, ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh các mô hình trồng rừng khá đơn giản Cho đến nay, trên nền thảm thực vật thoái hóa ở vùng nghiên cứu chủ yếu được trồng các loài Keo, Bạch đàn và Thông Vì vậy, chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu các mô hình trồng rừng ở Việt Nam tương tự với các mô hình trồng rừng phổ biến ở vùng nghiên cứu

1.4.1 Những vấn đề nghiên cứu cơ bản về trồng rừng

Trước thực trạng suy thoái thảm thực vật tự nhiên, phần lớn diện tích thảm thực vật thoái hóa ở nước ta được sử dụng để trồng rừng Trong những năm gần đây có nhiều công trình nghiên cứu cơ bản cho công tác trồng rừng Những nghiên cứu này, như là các định hướng cho việc quy hoạch, đánh giá và phương thức sử

dụng đất lâm nghiệp vào việc trồng rừng hiệu quả cả về kinh tế, xã hội và môi

trường: (+) Phân tích những quan điểm, nhận thức cũng như những vấn đề đặt ra trong lâm học nhiệt đới hiện nay hoặc xác định mục tiêu, các hoạt động của nền

lâm nghiệp xã hội: Phạm Xuân Hoàn và cộng sự (2004)[53], Phùng Ngọc Lan và

cộng sự (1995)[67]; (+) Nghiên cứu hiện trạng và vấn đề trồng rừng ở Việt Nam Đặc biệt,những tồn tại trong công tác trồng rừng ở nước ta, trong đó có những khoảng trống về kỹ thuật và chính sách trồng rừng phòng hộ ở Việt Nam: Hội thảo Tăng cường chương trình trồng rừng ở Việt Nam (tháng 12 năm 1994)[8], Võ Đại Hải (2012)[47]; (+) Tập hợp các kết quả nghiên cứu khoa học về những vấn đề nghiên cứu liên quan đến các loại rừng trồng, công nghiệp rừng, đặc sản rừng và kinh tế lâm nghiệp: Trần Ngũ Phương và cộng sự (1995)[90]; (+) Đưa ra một số đặc thù mang tính quy luật của chế độ sinh khí hậu Việt Nam có giá trị thực tiễn trong lĩnh vực sinh khí hậu ứng dụng trong nghề trồng rừng: Lâm Công Định (1992)[35]; (+) Xây dựng tiêu chí và chỉ tiêu đánh giá đất lâm nghiệp phục vụ trồng rừng: Đỗ Đình Sâm và cộng sự (2006)[104]…

Riêng đối với các vùng đồi núi ở nước ta, các công trình nghiên cứu tập

trung vào giải quyết những vấn đề cụ thể hơn: (+) Đề cập đến vấn đề sử dụng bền vững đất đồi núi ở Việt Nam và các phương pháp nghiên cứu đất đồi núi: Đặng Văn Minh và cộng sự (2011)[77]; (+) Nghiên cứu mô hình một số trang trại và đặt ra một số vấn đề về kinh tế trang trại vùng đồi núi ở nước ta: Trần Đức (1998)[39]; (+)Phân loại các mô hình nông lâm kết hợp trên đất dốc: Nguyễn Ngọc Bình, Phạm Đức Tuấn (2005)[7]; (+) Đưa ra những tiêu chuẩn xác định mô hình kinh tế, môi trường và những giải pháp định lượng đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống: Trần Đình Lý, Đỗ Hữu Thư (1995)[72]; (+) Đề xuất phương hướng mục tiêu và các giải pháp kinh tế chủ yếu trong việc khai thác, sử dụng hợp lý đất đồi núi trọc:

Nguyễn Văn Thịnh (1996)[125];

1.4.2 Nghiên cứu các giải pháp kinh doanh và kỹ thuật trồng rừng

Ở nước ta, đối tượng trồng rừng là đất trống đồi núi trọc, đất cát và bãi bồi ven biển Đặc điểm đất đai quyết định rất lớn tới việc chọn cây trồng, sinh trưởng của rừng và cuối cùng là sự thành bại của công tác trồng rừng (Đỗ Đình Sâm và cộng sự, 2005)[103] Chính vì vậy, việc nghiên cứu các giải pháp kinh doanh và kỹ

thuật trồng rừng thường được tập trung vào các hưỡng cơ bản như sau: (+) Giới

thiệu một số loài cây gỗ bản địa có giá trị cao để trồng rừng phòng hộ và rừng sản xuất: Trần Hợp, Hoàng Quảng Hà (1997)[57] hoặc đưa ra cách lựa chọn các loại cây để trồng rừng, với các khâu kỹ thuật cơ bản: Cục Trồng rừng - Tổng cục Lâm nghiệp (1970)[23], Nguyễn Bá Chất và cộng sự (2002)[16]; (+) Giới thiệu kỹ thuật trồng từng loại cây trong danh mục các loài cây chủ yếu để trồng rừng sản xuất: Cục Lâm nghiệp - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (2005)[12]; (+) Giới thiệu một số mô hình sản xuất lâm nghiệp, nhân giống và trồng rừng thâm canh: Trần Đình Đàm và cộng sự (1995)[30]; (+) Nghiên cứu việc lai tạo những cây có năng suất cao: Vụ Khoa học kỹ thuật - Bộ Lâm nghiệp (1987)[150] Thực tế có

nhiều địa phương đã tổ chức trồng rừng trên quy mô lớn, nhưng đã thất bại, vì vậy

việc nghiên cứu tính thích nghi của các loài cây trồng với điều kiện thổ nhưỡng,

khí hậu có ý nghĩa quan trọng: Huỳnh Đức Nhân và cộng sự (2007)[81] đã xác

định được các loài có triển vọng, các loài khó có khả năng thích hợp và các loài không thể tồn tại được trong các lập địa, còn Nguyễn Dương Tài (1994)[111] lại

phân tích khả năng thích ứng của cây con trong vườn ươm và trong điều kiện tự nhiên

Đối với đất đồi núi, các giải pháp kinh doanh và kỹ thuật trồng rừng đã được

cụ thể hóa theo từng vùng lãnh thổ, từng địa phương: (+) Xác định những đặc điểm chính của đất vùng đồi núi, tình hình khí hậu từng vùng và hướng dẫn thời vụ gieo trồng từng địa phương: Lâm Công Định (1963)[34]; (+) Xác định đối tượng, cơ sở khoa học và các mô hình cải tạo rừng theo băng: Nguyễn Văn Trương (1987)[140]; Đặc biệt, các giải pháp kinh doanh và kỹ thuật trồng rừng đã được cụ thể hóa theo từng loài cây: Trần Duy Rương (2013)[101], Đoàn Hoài Nam (2007)[78] đưa ra các biện pháp kĩ thuật trồng rừng thâm canh Keo lai (Acacia mangium x A auriculiformis); Nguyễn Quang Dương (2009)[27] xác định một số biện pháp kỹ thuật xúc tiến và nuôi dưỡng rừng Keo tai tượng (Acacia mangium); Nguyễn Công

Hoan (2014)[52] đề xuất biện pháp kỹ thuật trong kinh doanh rừng trồng Tếch

(Tectona grandis); Trần Thị Thu Hằng (2004)[50] nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật gây trồng rừng Bạch đàn (Ecalyptus camaldulensis); Lâm Công Định (1996)[36] giới thiệu phương pháp và kỹ thuật trồng rừng Mỡ…Ngoài ra, việc đề xuất các biện pháp phòng cháy chữa cháy rừng cũng được đề cập: Phùng Ngọc Lan

và cộng sự (1995)[67]

1.4.3 Các công trình nghiên cứu vấn đề điều tra, quy hoạch rừng trồng

Đối với rừng trồng, bên cạnh việc nghiên cứu các giải pháp kinh doanh và

kỹ thuật trồng rừng, ở nước ta còn có khá nhiều công trình nghiên cứu về điều tra, quy hoạch rừng trồng Vấn đề này không chỉ căn cứ vào việc nghiên cứu đặc điểm

của cây trồng (loài, tuổi, đặc điểm sinh thái học…), mà còn phải căn cứ vào điều kiện tự nhiên của vùng nghiên cứu và các yếu tố khác (điều kiện chăm sóc, điều kiện lập địa…) Có thể hệ thống hóa một số hướng nghiên cứu cụ thể như sau:

(+)Giới thiệu các phương pháp dự đoán sản lượng rừng trồng nói chung: Vũ Tiến

Hinh, Trần Văn Con (2012)[51] hoặc xây dựng phương pháp dự báo những biến động của sinh trưởng và phân hóa cây rừng cụ thể: Trần Thị Tuyết Hằng

(1999)[49] phát hiện tính nhịp điệu của sinh trưởng và phân hóa cây rừng trong

các lâm phần Thông đuôi ngựa (Pinus Hassoniana), phục vụ kinh doanh; (+) Xây dựng biểu điều tra của các loài cây trồng rừng (Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ

Nông nghiệp và PTNT, 2003)[11] Tuy nhiên, biểu điều tra của một số loài cây trồng rừng chưa hoàn chỉnh hoặc chỉ xây dựng biểu cho vùng hẹp Vì vậy, việc

nghiên cứu quy luật tăng trưởng, sinh trưởng cá thể và quần thể từng loài trên các

cấp đất chính có ý nghĩa quan trọng: Lê Hồng Phúc (1996)[89] nghiên cứu quy luật tăng trưởng, sinh trưởng cá thể và quần thể, năng suất rừng trồng Thông ba lá

(Pinus kesiya); Hoàng Văn Dưỡng (2001)[28] nghiên cứu cấu trúc và sản lượng làm cơ sở ứng dụng trong điều tra rừng và nuôi dưỡng rừng Keo lá tràm (Acacia auriculiformis); Phạm Xuân Quý (2011)[98] xác định tiêu chuẩn cây chặt và cây chừa trong nuôi dưỡng và khai thác rừng Tràm (Melaleuca cajuputi); Trịnh Đức

Huy (1988)[59] nghiên cứu những công cụ dự đoán trữ lượng rừng và năng suất

gỗ ở rừng Bồ đề (Styrax tonkinensis); (+) Xây dựng mô hình tĩnh và động cho một

số quy luật kết cấu cơ bản trong điều tra, quy hoạch, điều chế, kinh doanh rừng:

Phạm Ngọc Giao (1996)[40] đóng góp phương pháp mô phỏng động thái kết cấu

lâm phần Thông đuôi ngựa (Pinus massoniana); (+) Quy hoạch đất đai bền vững

và mô hình rừng phù hợp cho từng vùng nghiên cứu: Trần Thị Thu Hằng (2004)[50] đã tiến hành quy hoạch mô hình rừng phù hợp trên đất phèn vùng tứ giác Long Xuyên - Kiên Giang; (+) Xây dựng mô hình lý thuyết chuyển hoá rừng

trồng: Nguyễn Hữu Thiện (2012)[118] nghiên cứu cơ sở khoa học cho việc thực hiện chuyển hoá rừng trồng Mỡ (Manglietia glauca) và Sa mộc (Cunninghamia lanceolata) từ cung cấp gỗ nhỏ sang cung cấp gỗ lớn; (+) Giải quyết một số vấn đề

về kinh tế trang trại vùng đồi núi ở nước ta như: đất đai, vốn và tín dụng, lao động và máy móc…: Trần Đức (1998)[39] xây dựng một số mô hình kinh tế trang

trại vùng đồi núi; Trần Thị Thu Hằng (2004)[50] quy hoạch mô hình rừng Bạch

đàn (Ecalyptus camaldulensis) trên đất phèn vùng tứ giác Long Xuyên…

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Có nhiều tác giả phân chia thảm thực vật vùng nhiệt đới châu Á, Đông Dương và Việt Nam như Chevalier (1918), Maurand (1943), Dương Hàm Hy (1956), Vidal (1958), Schmid (1962) Riêng nước ta, có 4 hệ thống phân loại thảm thực vật được sử dụng nhiều nhất Đó là, hệ thống phân loại thảm thực vật của Loeschau (1962), Trần Ngũ Phương (1970), Thái Văn Trừng (1969 - 1978) và UNESCO (1973)

Ngoại trừ một số công trình nghiên cứu tiêu biểu của Trần Xuân Thiệp (1997, 1998) Dương Hữu Thời (1974), Nguyễn Đăng Khôi (1973, Hoàng Chung (1980), Nguyễn Thế Hưng (2003), Lê Ngọc Công (2004) , cho đến nay, có rất ít tác giả tiến hành phân chia thảm thực vật thoái hoá ở nước ta Những công trình nghiên cứu về thảm thực vật này không chỉ ít về số lượng mà nội dung nghiên cứu cũng khá tản mạn, thiếu hệ thống, chưa tương xứng với tỷ lệ về diện tích của thảm thực vât cây bụi so với cả nước Ở tỉnh Quảng Ninh, các công trình nghiên cứu thảm thực vật và hệ thực vật ở đây còn ít về số lượng, kém phong phú về nội dung và hạn chế về mặt hệ thống và thiếu tính cập nhật

Trong các công trình nghiên cứu về tái sinh, phục hồi rừng, phần lớn các tác giả cho rằng, bên cạnh các yếu tố môi trường, thì phải nắm chắc các quy luật tự nhiên tác động lên thảm thực vật, qua đó xác định các điều kiện cần và đủ để tác động của con người đi đúng hướng (xúc tiến tái sinh tự nhiên)

Có rất nhiều phương pháp đánh giá khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật Các phương pháp này được dựa trên các cách tiếp cận khác nhau và sự lựa chọn các phương pháp này tùy thuộc rất lớn vào điều kiện thực tế Trong đó,

phương pháp dựa trên xác định sinh khối thường được sử dụng và đảm bảo độ

chính xác khá cao Kết quả nghiên cứu về sinh khối, năng suất và khả năng tích

lũy cacbon của các kiểu thảm thực vật trên thế giới, của các thảm thực vật rừng (trong đó có thảm thực vật rừng nhiệt đới và rừng nhiệt đới châu Á) cho thấy,

việc chuyển đổi đất rừng thành các loại hình sử dụng đất khác có tác động mạnh

mẽ đến chu trình cacbon Đặc biệt, sự suy thoái rừng nhiệt đới là một nguyên nhân quan trọng làm giảm khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật, dẫn đến tăng lượng CO2 trong khí quyển