Nghiên cứu sinh trưởng một số loài cây trồng trong dự án cải tạo môi trường bãi thải Nam Đèo Nai, Quảng Ninh

0

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

-------------------------------

KHÚC THÀNH LIÊM

NGHIÊN CỨU SINH TRƢỞNG MỘT SỐ LOÀI CÂY

TRỒNG TRONG DỰ ÁN CẢI TẠO MÔI TRƢỜNG BÃI

THẢI

NAM ĐÈO NAI - QUẢNG NINH

CHUYÊN NGÀNH LÂM HỌC

MÃ SỐ: 60 62 02 01

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Thái Nguyên - 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này đượ c hoàn thành tại trường Đại họ c Nông Lâm - Đại học

Thái Nguyên theo chương trình đào tạo Cao học khóa 18, từ năm 2010 - 2012.

Trong quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn, tác giả đã nhận được

sự quan tâm, giúp đỡ của tập thể cán bộ phòng Quản lý đào tạo sau đại học,

Khoa Lâm nghiệp trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên và các thầy giáo, cô

giáo thuộc trường Đại học Thái Nguyên, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam,

… nhân dịp này, tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ quý báu đó.

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS .TS. Nguyễn Huy Sơn - người hướng

dẫn khoa học, đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.

Xin gửi lời cảm ơn tới Trung tâm Khoa học và sản xuất lâm nông nghiệp

Quảng Ninh, Công ty Cổ phân Than Đèo Nai, Sở Khoa học và Công nghệ Quảng

Ninh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình thu thập số liệu ngoại

nghiệp phục vụ đề tài luận văn và tạo mọi điều kiện về thời gian, công việc để tác

giả có thể theo học và hoàn thành luận văn này;

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, động viên, giúp đỡ

của người thân trong gia đình và các bạn bè, đồng nghiệp trong suốt thời gian

học tập và thực hiện đề tài luận văn.

Thái Nguyên, năm 2012

Tác giả

Khúc Thành Liêm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong một vài thập niên vừa qua, ngành lâm nghiệp đã đạt được những

thành tự đáng kể, đóng góp không nhỏ vào nền kinh tế quốc dân, nhất là những

tiến bộ kỹ thuật về giống và trồng rừng thâm canh, đã nâng năng suất rừng trồng

từ 7-10 m3

/ha/năm vào những năm 70-80 của thế kỷ trước lên 20-25 m3

/ha/năm.

Đặc biệt hiện nay có một số mô hình trong phạm vi thí nghiệm đã đạt từ 30-35

m

3

/ha/năm. Nhưng chủ yếu là trồng rừng cung cấp gỗ nhỏ cho công nghiệp chế

biến bột giấy và ván dăm với các loài cây mọc nhanh như keo, bạch đàn. Ngoài

ra, các nhà khoa học trong và ngoài nước cũng đã quan tâm nghiên cứu, tuyển

chọn những loài cây chịu hạn cho vùng cát ven biển miền Trung, từ đó nhiều cồn

cát đã được phủ xanh cải tạo đất cho phát triển sản xuất lâm nông nghiệp. Tuy

vậy, nghiên cứu tuyển chọn những loài cây trồng cũng như tìm biệt pháp lâm

sinh thích hợp để cải tạo môi trường sinh thái trên các bãi thải công nghiệp sau

khai thác than thì còn nhiều hạn chế.

Quảng Ninh là vùng công nghiệp khai thác than lớn nhất cả nước, được

hình thành và phát triển cách đây hàng trăm năm, ngay từ thời Pháp thuộc. Sau

Cách mạng tháng Tám, các mỏ khai thác than được duy trì và phát triển. Với công

nghệ phổ biến là khai thác lộ thiên, để lấy than cần phải bóc đi một lượng đất, đá

rất lớn, độ dày mỏng của lớp đất đá này khác nhau tùy thuộc vào từng vỉa. Sau

nhiều năm khai thác lượng đất đá này tạo thành các bãi thải khổng lồ như những

“điểm đen” gây ảnh hưởng xấu về môi trường, cảnh quan trong khu vực cũng như

hoạt động sản xuất và đời sống xã hội.

Bãi thải Nam Đèo Nai thuộc công ty cổ phần Than Đèo Nai là địa điểm

chứa đất đá thải do khai thác than có khối lượng và diện tích lớn nhất trong khu

vực, có lịch sử hình thành trên một trăm năm và là nơi chứa đất đá thải của các

khai trường trong quá trình khai thác than lộ thiên. Vị trí của bãi thải thuộc

phường Cẩm Tây- thị xã Cẩm Phả. Do lượng đất đá thải tích tụ quá lớn, bãi thải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3

trở thành điểm gây ô nhiễm môi trường trầm trọng ảnh hưởng xấu đến khu dân

cư của thị xã Cẩm Phả, cảnh quan Vịnh Bái Tử Long. Chính vì vậy, bãi thải

Nam Đèo Nai đã bị liệt vào danh sách các điểm gây ô nhiễm nặng và theo Nghị

định 64/2003/QĐ-TTg cần phải xử lý triệt để.

Trong những năm trước đây công ty than Đèo Nai đã đầu tư nhiều hạng mục

để hạn chế tác động tiêu cực của bãi thải như san cắt tầng, xây đập ngăn, xây hệ

thống mương thoát nước, ... Tuy nhiên, do diện tích rộng, trơ trụi, độ dốc lớn nên

trong mùa hanh khô, do xe vận tải cùng với gió đã tạo ra một lượng bụi đất rất lớn

phát tán vào không khí và khu vực dân cư lân cận, hơn nữa vào mùa mưa thường

xuyên xảy ra sạt lở đất gây bồi lấp, lũ úng phía chân bãi thải và khu dân cư.

Năm 2007 theo đề nghị của Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam và Công

ty cổ phần Than Đeo Nai về việc thực hiện dự án Trồng rừng cải tạo cảnh quan

và môi trường bãi thải Nam Đèo Nai. Trung tâm Khoa học và sản xuất lâm nông

nghiệp Quảng Ninh đã được giao nhiệm vụ triển khai thực hiện Dự án cải tạo

môi trường bãi thải Nam Đèo Nai tỉnh Quảng Ninh, tác giả luận án là cộng tác

viên chính của Dự án. Sau 4 năm triển khai đã trồng được gần 200 ha trên toàn

bộ diện tích bãi thải với các loài cây như Keo lá tràm (Acacia auriculiformis),

Thông nhựa (Pinus merkussi), Phi lao (Casuarina equietifolia), cỏ bông lau

(Saccharum spontacum), Bạch đàn Uro (Eucalyptus urophylla)… đến nay dự án

vẫn được kéo dài và chưa có đánh giá khả năng sinh trưởng của cây trồng, khả

năng cải tạo đất trên bãi thải cũng như cơ sở khoa học của các biện pháp kỹ thuật

lâm sinh để phủ xanh bãi thải khai thác than. Để giải quyết vấn đề này trên cơ sở

khoa học, đáp ứng yêu cầu thực tế, trong khuôn khổ của Luận văn tốt nghiệp đào

tạo Cao học lâm nghiệp của trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên,

được sự đồng ý của Ban lãnh đạo Phòng quản lý đào tạo sau đại học và Chủ trì

Dự án cũng như Trung tâm Khoa học và sản xuất Lâm nông nghiệp tỉnh Quảng

Ninh, tác giả đã kế thừa một phần kết quả và hiện trường của dự án để hoàn

thành lận văn thạc sỹ khoa học Lâm nghiệp theo chương trình đào tạo với tên đề

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4

tài: “Nghiên cứu sinh trưởng một số loài cây trồng trong dự án cải tạo môi

trường bãi thải Nam Đèo Nai - Quảng Ninh”.

Kết quả của đề tài sẽ đánh giá khả năng sinh trưởng và cải tạo đất của một

số loài cây trồng chính trong dự án là Keo lá tràm, Thông nhựa và Phi lao được

trồng trên bãi đất đá đổ thải của bãi thải Nam Đèo Nai, tỉnh Quảng Ninh, từ đó

xác định được biệt pháp kỹ thuật hữu hiệu cho việc trồng cây trên các bãi thải

khai thác than và quặng của Việt Nam, góp phần giải quyết vấn đề cải thiện đất

và môi trường không khí trên các bãi thải của các khai trường khai thác khoáng

sản không chỉ ở Quảng Ninh mà còn là cơ sở để nhân rộng ra các khai trường

khác trên phạm vi cả nước.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

5

Chƣơng 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1. Trên thế giới.

2.1.1. Các nghiên cứu về sinh trưởng và năng suất rừng trồng

Từ lâu trên thế giới đã có nhiều tác giả nghiên cứu về sinh trưởng và

tăng trưởng của rừng trồng, trong số đó phải kể đến các nhà khoa học như

Tiurin A.V (1948), Morosov G.F. Tretiakov N.V, Orlov M.M (1956)… với

các nghiên cứu xác định tăng trưởng về thể tích, các nhân tố điều tra của cây

rừng và rừng, trong quá trình nghiên cứu đã xác định được sinh trưởng của

cây rừng chịu sự chi phối của rất nhiều yếu tố ngoại cảnh như ánh sáng, độ ẩm,

dinh dưỡng, khí hậu, thời tiết, loài cây…

Trong nghiên cứu tổng hợp về rừng có một số công trình nghiên cứu thuộc

môn khoa học trắc thụ lâm nghiệp, công trình nghiên cứu đáng chú ý đầu tiên

phải kể đến là: “Forest Mensuration” của tác giả Donald Bruce, B.A., M.F. and

Francis X. Schumacher, B. S. (1950) [15]. Các tác giả này đã nghiên cứu sinh

trưởng cây rừng và các phương pháp đo đạc trong nghiên cứu cây rừng.

Về tăng trưởng và sản lượng: Veracion V.P 1964 [22] đã nghiên cứu tăng

trưởng và sản lượng 5 năm trên diện tích rừng ở miền núi Benguet – Philippines;

Wood, P. J (1974) đã nghiên cứu ước lượng các loài sinh trưởng nhanh vùng

nhiệt đới. Kết quả nghiên cứu của các công trình này mới chỉ tập trung vào việc

nghiên cứu mối quan hệ giữa các nhân tố sinh trưởng, sinh khối, năng suất hệ

sinh thái, các tính toán vẫn chỉ dừng lại ở các lâm phần, hệ sinh thái chung chung

và một số nhóm loài mà chưa chú ý nghiên cứu đánh giá chính xác, cụ thể riêng

cho từng loài.

Tổ chức Nông lương thế giới (FAO, 2004) đã tổng hợp các kết quả nghiên

cứu ở các nước vùng nhiệt đới, điển hình là các công trình nghiên cứu của

Laurie (1974), Julian Evans (1974, 1992) [16, 17], Pandey (1983) [21],

Golcalves J.L.M và cộng sự (2004) [20], đã chỉ ra rằng khả năng sinh trưởng của

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

6

rừng trồng, đặc biệt là rừng trồng nguyên liệu công nghiệp phụ thuộc rất rõ vào 4

nhân tố chủ yếu liên quan tới điều kiện lập địa là khí hậu, địa hình, loại đất và

hiện trạng thực bì.

Năm 1979, FAO đã xuất bản cẩm nang hướng dẫn “Đánh giá đất đai cho

nông nghiệp nhờ nước trời” và “Đánh giá đất đai cho Lâm Nghiệp” năm 1984

trên cơ sở một số nội dung:

- Đánh giá tiềm năng đất đai (Land capability), xác định mức độ thích

hợp cao hay thấp của các kiểu sử dụng đất cho một đơn vị đất đai và tổng hợp

cho toàn khu vực dựa trên so sánh yêu cầu kiểu sử dụng đất với đặc điểm của các

đơn vị đất đai. Phương pháp đánh giá này đã và đang được sử dụng rất nhiều trên

thế giới trong các nghiên cứu và đánh giá đất đai. Ngoài ra, còn có một số

phương pháp đánh giá khác nhau được nhiều nơi áp dụng. Việc nghiên cứu này

có rất nhiều quan điểm và phương pháp khác nhau, do vậy tạm chia ra một số

phương pháp sau:

+ Phương pháp phân chia và đánh giá rừng và đất trồng rừng Jones (1960)

có ba trường phái phân chia, đánh giá rừng và đất rừng (Evaluation of site):

+ Phân chia cấp đất (Site index approaches) Cajender (1962), việc phân

loại đánh giá rừng bằng chỉ tiêu cấp đất (Site Index) do Huber (1824) thực hiện

lần đầu tiên ở nước Đức. Đến đầu thế kỷ 20, phương pháp này được phổ biến

rộng rãi ở Châu Âu, lan truyền sang Bắc Mỹ. Từ khi Eichhorn (1904) [14] phát

hiện ra quy luật “Trữ lượng rừng là một hàm số của chiều cao bình quân lâm

phần” thì phương pháp phân chia cấp đất được củng cố cơ sở lý luận bền vững

chắc chắn. Nội dung chính của phương pháp này là xây dựng một hàm sinh

trưởng theo tuổi của một nhân tố điều tra lựa chọn nào đó, thông thường là chiều

cao bình quân, chiều cao tầng trội (dominant height),… Nhân tố lựa chọn này

phải là một chỉ tiêu có quan hệ chặt chẽ với trữ lượng rừng (site). Trên cơ sở

đường cong trung bình này, chia thành một số cấp khác nhau theo thứ tự từ tốt

đến xấu gọi là các cấp đất. Theo các phương trình của từng cấp đất cho ngay một

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

7

khái niệm trực quan về sinh trưởng chiều cao, từ đó suy ra trữ lượng. Theo

Erteld 1966 [18], Prodan (1951) đã sử dụng chỉ tiêu tăng trưởng trung bình về

đường kính để chia cấp đất cho rừng chặt chọn tại Đức.

+ Phân chia thực bì (Vegetal approaches): Việc phân loại thực bì rừng đã

áp dụng từ cuối thế kỷ 19 cho vùng Bắc Âu (dẫn theo báo Post 1862 và Norlin

1861). Từ đầu thế kỷ 20, với các công trình nghiên cứu của Cajander (1909,

1926), trường phái này phát triển mạnh ở Phần Lan. Sau này được phát triển

rộng rãi sang Bắc Mỹ và cả châu Âu. Một số tác giả như Krajian (1960, 1963,

1964, 1965) cho rằng phân chia thực bì chính là phân chia hệ sinh thái. Vì thực

bì là nhân tố chỉ thị cho hệ sinh thái và loại đất.

+ Phân loại rừng thực chất là phân loại thực bì và là một vấn đề lớn, nên

đã phát triển như một nội dung khoa học riêng biệt với lý thuyết khác nhau như

học thuyết kiểu rừng của Morodov (1912), lý thuyết về hệ sinh thái (Ecosytem)

của Tansley (1935), học thuyết sinh địa quần lạc thực vật (Biogeocenose) của

Sukasov (1944), học thuyết lâm hình của Sukasov (1964).

+ Sinh học Thuỵ Điển đã phân hạng thực bì miền Bắc nước này theo hai

trục độ phì (4 cấp), độ ẩm (5 cấp) và định nghĩa 16 hạng thực bì theo các tổ hợp

độ phì - độ ẩm khác nhau (công trình của Armberg 1953). Một số nhà khoa học

Mỹ như Behusis (1962), Wering và Major (1964), Jones (1969) nghiên cứu quan

hệ giữa chỉ số cấp đất của lâm phần (ứng với một loại rừng nào đó) với các chỉ

số môi trường như: độ phì, độ ẩm,… Bảng phân hạng kiểu lập địa của

Progrepnhick theo độ phì (4 cấp) độ ẩm (6 cấp) cũng là một bảng phân hạng thực

bì. Đặc biệt trong thực hành để đánh giá độ phì và độ ẩm, đã sử dụng đến yếu tố

thực vật chỉ thị: cây rừng chỉ thị độ phì, thảm tươi chỉ thị độ ẩm.

+ Phân chia môi trường (Environmental approaches) các nhân tố môi trường

(nhân tố sinh thái) được sử dụng để phân chia, đánh giá sức sản xuất hay đặc

trưng hoàn cảnh rừng. Có hai hướng nghiên cứu môi trường là nghiên cứu nhân

tố (Factorial approaches) và nghiên cứu tiểu hoàn cảnh (Holistic approaches).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn