BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ________________vvvvv________________ TRƯƠNG TẤT ĐƠ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA RỪNG TRỒNG CAO SU (Hevea brasiliensis) ĐẾN MÔI TRƯỜNG Ở VÙNG BẮC TRUNG BỘ Chuyên ngành: LÂM SINH Mã số: 62.62.02.05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Hà Nội - 2014 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Lâm nghiệp Người hướng dẫn 1: GS. TS. Vương Văn Quỳnh Trường Đại học Lâm nghiệp Người hướng dẫn 2: PGS. TS. Võ Đại Hải Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Phản biện 1: GS. TS. Phản biện 2: GS. TS. Phản biện 3: GS. TS. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án phiên chính thức, tại Trường Đại học Lâm nghiệp, địa chỉ: thị trấn Xuân Mai, huyện Chương Mỹ, thành phố Hà Nội. Vào hồi giờ ngày tháng năm 2014 Có thể tìm thấy luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam; - Thư viện Trường Đại học Lâm nghiệp; - Website: http://luanvan.moet.gov.vn. CÁC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN 1. Trương Tất Đơ, Vương Văn Quỳnh (2014), Đánh giá dư lượng hóa chất trong rừng trồng cao su (Hevea brasiliensis) ở vùng Bắc Trung Bộ, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số 10/2014, trang 117-122. 2. Trương Tất Đơ (2014), Nghiên cứu khả năng hấp thụ các bon của rừng trồng cao su (Hevea brasiliensis) ở vùng Bắc Trung Bộ, Tạp chí Rừng và Môi trường, số 63+64/2014, trang 12-17. 3. Trương Tất Đơ, Vương Văn Quỳnh (2014), Ảnh hưởng của rừng trồng cao su (Hevea brasiliensis) đến khả năng xói mòn đất ở vùng Bắc Trung Bộ, Tạp chí Lâm nghiệp - Trường Đại học Lâm nghiệp, số 2/2014, trang 34-43. 4. Trương Tất Đơ, Vương Văn Quỳnh, Phùng Văn Khoa (2014), Khả năng giữ nước, bốc và thoát hơi nước của rừng cao su (Hevea brasiliensis) ở vùng Bắc Trung Bộ, Tạp chí Lâm nghiệp - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, số 2/2014, trang 3324-3333. 5. Vương Văn Quỳnh, Bùi Văn Năng, Trương Tất Đơ (2014), Xác định chất hữu cơ dễ bay hơi trong lá cây cao su (Hevea brasiliensis) trồng tại Thạch Thành-Thanh Hóa, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số 11/2014, trang 106-111. 6. Đặng Thịnh Triều, Angus McEwin, Nguyễn Thế Chiến, Trương Tất Đơ (2013), Tiềm năng hấp thụ CO2 của rừng lá rộng thường xanh tại tỉnh Hà Tĩnh, Tạp chí Rừng và Môi trường, số 60/2013, trang 49-52. 7. Trương Tất Đơ, Vương Văn Quỳnh (2014), Đặc điểm, thành phần, số lượng động vật đất và vi sinh vật đất dưới tán rừng trồng Cao su (Hevea brasiliensis) tại vùng Bắc Trung Bộ, Tạp chí Lâm nghiệp - Trường Đại học Lâm nghiệp, số 3/2014, trang 3-10. 24 + Ảnh hưởng chưa rõ 16/34 chỉ tiêu gồm: vi sinh vật trong đất, côn trùng dưới tán rừng, bốc hơi mặt đất, thoát hơi nước của lá, hàm lượng oxy hòa tan và oxy hóa sinh nước mặt, dư lượng chất kích mủ 2-Acid CHL trong nước mặt, hàm lượng oxy hòa tan và oxy hóa sinh trong nước ngầm, dư lượng Glyphosate trong nước ngầm, dư lượng 2,4 D trong nước ngầm, dư lượng chất kích mủ 2-Acid CHL trong nước ngầm, nhiệt độ, độ ẩm không khí và lượng các bon trên mặt đất. - Ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường có liên quan mật thiết đến nhau và tập trung ở 3 nguyên nhân: (1) đặc điểm cấu trúc của rừng Cao su liên quan đến các biện pháp kỹ thuật canh tác; (2) dư lượng hóa chất con người đưa vào trong quá trình kinh doanh Cao su; và (3) chất độc do cây Cao su tiết ra là Hexanal và trans-2-Hexenal. - Luận án đã xuất 3 nhóm giải pháp nhằm giảm những ảnh hưởng tiêu cực môi trường của rừng Cao su ở vùng Bắc Trung Bộ gồm: (1) Giải pháp thay đổi về kỹ thuật canh tác; (2) Hạn chế sử dụng các chất diệt cỏ hoặc kích thích mủ; (3) Giải pháp hạn chế ảnh hưởng chất độc hại do chất tiết ra từ lá cây Cao su. 2 Kiến nghị: 1. Sử dụng các kết quả nghiên cứu và giải pháp đã đề xuất trong luận án này nhằm hạn chế những ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường. 2. Bộ Nông nghiệp và PTNT xem xét hạn chế chuyển đổi rừng tự nhiên sang trồng Cao su để giảm những tác động môi trường. 3. Bộ Tài nguyên và Môi trường bổ sung quy định về hàm lượng chất diệt cỏ Glyphosate trong đất, chất Hexanal trong đất; hàm lượng chất độc hại trans-2-Hexenal trong không khí. 4. Đề nghị tiếp tục các nghiên cứu, đặc biệt là nghiên cứu làm rõ hơn cơ chế phát thải chất Hexanal và trans-2-Hexenal phát thải ra từ lá ra môi trường và mức độ tác động của nó đến môi trường xung quanh đặc biệt là sức khỏe con người. 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Cây Cao su (Hevea brasiliensis) được trồng đầu tiên ở Việt Nam vào năm 1897 sau đó được phát triển nhiều nơi ở Nam Bộ và Tây Nguyên. Do hiệu quả kinh tế cao nên diện tích rừng trồng Cao su đã tăng lên nhanh chóng. Năm 2013, tổng diện tích trồng Cao su cả nước là 955.584ha, xuất khẩu 1,08 triệu tấn xếp thứ 4 thế giới. Ngành Cao su đóng góp 3,7% tổng kim ngạch xuất khẩu và là mặt hàng có giá trị xuất khẩu thứ 13 của Việt Nam. Vùng Bắc Trung Bộ hiện có trên 85.561 ha rừng Cao su, chiếm 9,0% diện tích toàn quốc. Trong tương lai Cao su vẫn sẽ là một trong những loài cây trồng chủ đạo trong chiến lược phát triển kinh tế của vùng. Trước xu hướng đó, đã xuất hiện nhiều ý kiến cho rằng rừng Cao su có khả năng bảo vệ đất và giữ nước kém, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường đất, nước và không khí, làm gia tăng bệnh tật và làm giảm mức đa dạng sinh học, vv… Tuy nhiên, đến nay những nghiên cứu này còn rất thiếu, chưa đủ cơ sở khoa học để khẳng định mức độ ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường để có những giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế những tác động tiêu cực do Cao su gây lên. Luận án này tập trung nghiên cứu về ảnh hưởng của rừng Cao su ở vùng Bắc Trung Bộ đến môi trường đất, nước và không khí, bổ sung cơ sở khoa học và những hiểu biết về ảnh hưởng của rừng trồng Cao su đến một số yếu tố môi trường rừng, góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc phát triển bền vững cây Cao su trên đất dốc. 2. Mục tiêu nghiên cứu: * Về lý luận: Bổ sung cơ sở khoa học và những hiểu biết về ảnh hưởng của rừng trồng Cao su đến một số yếu tố môi trường đất, nước và không khí để có các giải pháp nhằm hạn chế những ảnh hưởng tiêu cực về môi trường khi trồng rừng Cao su. 2 * Về thực tiễn: Xác định được ảnh hưởng của rừng trồng Cao su đến một số yếu tố môi trường đất, nước và không khí và đề xuất một số giải pháp hạn chế những tác động tiêu cực của rừng trồng Cao su trên đất dốc ở vùng Bắc Trung Bộ. 3. Đối tượng và địa điểm nghiên cứu của luận án - Đối tượng: Rừng trồng Cao su (Hevea brasiliensis). - Địa điểm nghiên cứu: gồm 6 tỉnh vùng Bắc Trung Bộ. 4. Những đóng góp mới của luận án - Đã xác định được một số đặc điểm có liên quan đến một số yếu tố môi trường của rừng Cao su. - Đã xác định được một số đặc điểm về kỹ thuật canh tác và cấu trúc khác biệt của rừng Cao su có liên quan đến một số yếu tố môi trường rừng. - Xác định được ảnh hưởng của rừng Cao su ở vùng Bắc Trung Bộ đến một số yếu tố môi trường đất, nước và không khí ở các mức độ khác nhau, nổi bật là: + Đã xác định được cường độ xói mòn ở rừng Cao su theo cấp tuổi và độ dốc, và đề xuất vùng Bắc Trung Bộ không nên trồng Cao su ở độ dốc ≥ 260. + Đã xác định và công bố 2 chất hữu cơ dễ bay hơi độc hại có trong lá cây Cao su là Hexanal và trans-2-Hexenal, có thể ảnh hưởng đến môi trường đất, không khí và sức khỏe con người. + Đã xây dựng được các phương trình dự báo sinh khối, các bon và khả năng hấp thụ các bon của rừng Cao su vùng Bắc Trung Bộ. - Đề xuất được một số giải pháp nhằm hạn chế tác động tiêu cực của rừng trồng Cao su đến môi trường ở vùng Bắc Trung Bộ. 23 3.5.3 Giải pháp hạn chế ảnh hưởng chất độc hại do chất tiết ra từ lá cây Cao su Giữ lại các băng hoặc đám rừng tự nhiên, trồng xen với cây rừng bản địa để giảm hàm lượng chất độc phát thải từ lá Cao su.; không nên ngủ hoặc làm nhà ở dưới rừng rừng Cao su, nếu phải nghỉ lại hoặc ở dưới rừng Cao su thì nên chọn những nơi cao, thoáng gió. Người làm việc thường xuyên dưới rừng Cao su cần phải được trang bị bảo hộ, được chăm sóc sức khỏe và nghỉ dưỡng đầy đủ. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận - Đặc điểm cấu trúc rừng Cao su có sự khác nhau rõ rệt theo tuổi rừng và rừng đối chứng, trong lá cây Cao su có hai chất hữu cơ dễ bay hơi là Hexanal và trans-2-Hexenal với hàm lượng lần lwowtk là 0,084 mg/kglá và 2,16 mg/kglá, trong đó trans-2-Hexenal là chất thuộc nhóm chất nguy hại. Sự khác biệt này có liên quan trực tiếp đến những ảnh hưởng của rừng Cao su đến một số yếu tố môi trường. - Về ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường: qua phân tích 34 chỉ tiêu đánh giá về môi trường của rừng Cao su và đối chứng cho thấy ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường đất, nước và không khí ở các mức độ khác nhau như sau: + Ảnh hưởng rất rõ 4/34 chỉ tiêu gồm: cường độ xói mòn, dư lượng hóa chất diệt cỏ Glyphosate trong đất, chất Hexanal và trans-2- Hexenal trong không khí. + Ảnh hưởng rõ 14/34 chỉ tiêu gồm: độ xốp, hàm lượng mùn, dư lượng chất kích mủ 2-Acid CHL trong đất, dư lượng hóa chất diệt cỏ 2,4 D trong đất, hàm lượng chất Hexanal trong đất, đa dạng thực vật dưới tán rừng, giun đất, độ ẩm đất, dung tích chứa nước của đất, chỉ số giữ nước, tốc độ thấm nước của đất, dư lượng 2,4 D trong nước, dư lượng Glyphosate trong nước và khả năng tích lũy các bon của rừng. 22 3.5 Đề xuất một số giải pháp hạn chế tác động tiêu cực môi trường cho rừng trồng Cao su ở vùng Bắc Trung Bộ 3.5.1 Giải pháp thay đổi về kỹ thuật canh tác 1) Điều kiện độ dốc để trồng rừng Cao su: vùng Bắc Trung Bộ không nên trồng rừng Cao su ở độ dốc ≥ 26 độ, đối với những nơi có độ dốc vượt quá 20 độ thì cần thiết phải có các giải pháp để bảo vệ đất hiệu quả như tạo độ che phủ, làm bậc thang, vv 2) Giữ lại các đám rừng tự nhiên xen kẽ với các băng Cao su hoặc trồng các hàng cây bản địa để tăng cường đa dạng sinh học; 3) Thay đổi phương thức xử lý đốt thực bì khi trồng rừng, bón phân hữu cơ để cải thiện đất cho rừng Cao su, hạn chế ảnh hưởng do đốt thực bì đến mật độ giun đất và vi sinh vật đất; 4) Trồng cây theo đường đồng mức, tạo bậc thang để ngăn cản dòng chảy mặt, hạn chế xói mòn, tăng khả năng thấm nước. 5) Cày, xới đất để cải thiện tính thấm và giữ nước của đất để tăng khả năng nước thấm xuống đất và giữ nước cho rừng Cao su đối với độ dốc dưới 15 độ. Nếu độ dốc cao hơn 15 độ thì áp dụng hình thức cuốc hố cục bộ để hạn chế xói mòn. 6) Giữ lại lớp thảm tươi, cây bụi nhằm tăng độ che phủ mặt đất, ngăn cản sự tác động của mưa, làm giảm xói mòn và tăng tính khả năng thấm nước của đất. 7) Duy trì lớp thảm khô để giảm bốc hơi mặt đất 8) Trồng xen với cây nông nghiệp, tận dụng đất, tăng độ che phủ để hạn chế xói mòn và bốc hơi mặt đất. 3.5.2 Hạn chế sử dụng các chất diệt cỏ hoặc kích thích mủ: Sử dụng hóa chất theo khuyến cáo “4 đúng” của Tập đoàn Cao su Việt Nam, hạn chế hoặc sử dụng các hoá chất đặc biệt là không sử dụng chất diệt cỏ đã bị cấm 2,4-D. Áp dụng những biện pháp thay thế bằng phát dọn cục bộ, đốt có kiểm soát. 3 5. Bố cục của luận án Luận án gồm 145 trang với 56 bảng số liệu, 43 hình, 92 tài liệu tham khảo, gồm: Mở đầu (5 trang), Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (26 trang), Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu (19 trang), Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (89 trang), Kết luận và kiến nghị (6 trang). Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nước ngoài: Các nghiên cứu về giống, kỹ thuật canh tác cây Cao su cũng như các nghiên cứu ảnh hưởng của rừng trồng cây mọc nhanh đến môi trường rất phong phú. Tuy nhiên, các nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường lại rất hạn chế. Có thể kể đến một số nghiên cứu của Keeves (1966), Turvey (1983) và Ghosh (1987) Sivanakyan và cộng sự (1995), De Jong (2001), Cheng và cộng sự (2007) về ảnh hưởng của Cao su đến độ phì đất; Nghiên cứu của Wang Xianpu (2007), của Gao (1985), Wu (1984), Chen (1982) ở Trung Quốc, nghiên cứu của Aiken và cộng sự (1982) ở Singapore về khả năng bảo vệ đất và nước của Cao su so với các mô hình rừng trồng thuần loài khác. Zhang và cộng sự (2003) đã xác định được tổng số vi sinh vật đất trong rừng trồng Cao su. Tuy nhiên, Donald (2004) cho rằng những ảnh hưởng cụ thể của việc trồng Cao su đến đa dạng sinh học vẫn chưa được nghiên cứu rõ ràng. 1.2 Trong nước: Nghiên cứu về chọn tạo giống Cao su ở Việt Nam được quan tâm từ rất sớm, các kết quả nghiên cứu điển hình của Lê Mậu Túy, Vũ Văn Trường, Lê Đình Vinh và Trần Thị Thúy Hoa, vv đã góp phần tạo ra bộ giống Cao su khá phong phú cho từng vùng sinh thái. Nghiên cứu của Lê Quốc Doanh và cộng sự (2011) về phát triển Cao su ở vùng núi phía Bắc, Nguyễn Thị Huệ (2006), Lê Mậu Túy, Tống 4 Viết Thịnh (2006, 2011), Tập đoàn Cao su Việt Nam (2012), Nguyễn Trường An (2013), vv đã nghiên cứu về kỹ thuật canh tác, thời vụ trồng, bón phân và chăm sóc, vv góp phần quan trọng vào việc tăng nhanh diện tích, nâng cao năng suất và sản lượng Cao su ở Việt Nam. Nghiên cứu về ảnh hưởng của rừng trồng (Bạch đàn, Keo, Thông và Phi Lao) đến các yếu tố môi trường ở Việt Nam cũng được quan tâm từ rất sớm. Tuy nhiên, các nghiên cứu về Cao su lại rất thiếu, có thể kể đến nghiên cứu của Nguyễn Khoa Chi (1997) Đoàn Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Thế Côn và Vũ Đình Chính (1999) cho rằng cây Cao su không những có giá trị kinh tế cao mà còn có nhiều ý nghĩa như: làm sạch môi trường, ổn định sinh thái, chống xói mòn và không làm huỷ hoại đất vv. Vương Văn Quỳnh và cộng sự (2009, 2014) cũng đã nghiên cứu sâu và tổng thể đến những tác động đến đất, nước dưới rừng Cao su, đã xác định được ảnh hưởng của rừng Cao su đến một số yếu tố môi trường và so sánh với rừng Keo tai tượng. Đặng Bá Thức (2011) khi nghiên cứu xói mòn rừng Cao su đã xác định được lượng nước chảy bề mặt, lượng đất xói mòn, hàm lượng chất dinh dưỡng bị mất do xói mòn tại Hương Sơn, Hà Tĩnh, đây là công trình nghiên cứu khá công phu. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu ở phạm vi rất hẹp (trên 1 huyện Hương Sơn) và nghiên cứu này chỉ ở rừng Cao su tuổi nhỏ, chủ yếu tuổi từ 1÷3 tuổi. Qua tham khảo các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan tới luận án cho thấy, Cao su là cây công nghiệp quan trọng được phát triển mạnh ở nhiều nơi trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Cũng như nhiều loại rừng trồng cây nhập nội khác, rừng Cao su thường bị chỉ trích về hiệu quả môi trường, như khả năng giữ nước và bảo vệ đất kém, gây độc nước và không khí, vv… nhưng cho đến nay các nghiên cứu về cây Cao su ở trong và ngoài nước còn thiếu, chưa đủ cơ sở khoa học để thuyết phục những nghi ngại về ảnh hưởng tiêu cực của rừng Cao su đến môi trường. 21 Hexenal được tạo ra trong thời tiết lặng gió sẽ di chuyển xuống phần không gian dưới tầng tán lá Cao su thì hàm lượng chất trans-2- Hexenal trong trường hợp lặng gió 10 giờ liên tục được dự báo là 22,38 ppb. Nồng độ này khá thấp nhưng nếu dưới tác động lâu dài liên tục với diện tích rừng lớn, tập trung thì rất có thể chất trans-2- Hexenal sẽ gây ảnh hưởng nhất định đến sức khoẻ của những người sống và làm việc thường xuyên trong rừng Cao su. 3.4.3 Khả năng hấp thụ carbon của rừng Cao su 3.4.3.1 Sinh khối của cây Cao su cá lẻ Sinh khối cây Cao su biến cá lẻ động mạnh theo tuổi rừng, tại tuổi 5 sinh khối tươi đạt 71,6 kg/cây, ở tuổi 25 là 794,5 kg/cây. Sinh khối khô của Cao su tuổi 5 đạt 33,0 kg/cây, tuổi 25 đạt 415,5 kg/cây. Tỷ lệ sinh khối khô/sinh khối tươi của Cao su biến động từ 45,9÷52,4% và theo xu hướng tăng lên theo tuổi rừng. Tỷ lệ sinh khối khô thân cây 70,7%, cành 12,4%, lá 3,5%, rễ 13,4%. Từ kết quả trên đây có thể cho phép xác định tổng lượng sinh khối của toàn bộ cây bằng tổng sinh khối mặt đất nhân với 13,4% sinh khối rễ. 3.4.3.2 Sinh khối và trữ lượng các bon của rừng Cao su Tổng sinh khối khô của rừng Cao su dao động từ 19,7÷181,8 tấn/ha, trung bình là 113,1 tấn/ha; trữ lượng các bon của rừng Cao su dao động từ 9,3÷85,4 tấn/ha, trung bình 53,2 tấn/ha, tương đương với 194,9 tấn CO2/ha. Trữ lượng các bon có liên hệ chặt với D1.3 theo phương trình: Ccs =77,31*ln(D1.3)-169,9; với R 2 = 0,935. Nếu chu kỳ kinh doanh Cao su là 27 năm, lượng các bon rừng Cao su tích lũy 88,7 tấn/27 năm = 3,3 tấn/ha/năm. Chu kỳ kinh doanh keo là 7 năm thì lượng các bon tích lũy là 37,83tấn/7năm = 5,4 tấn/ha/năm và giả sử các rừng trạng thái rừng tự nhiên có lượng tăng trưởng khoảng 3%/năm thì lượng các bon được tích lũy trung bình sẽ khoảng 1,2 đến 1,86 tấn/ha/năm. 20 3.4 Ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường không khí 3.4.1 Tiểu khí hậu dưới tán rừng Cao su 4.4.1.1 Nhiệt độ dưới tán rừng Nhiệt độ không khí dưới rừng Cao su biến động mạnh theo tuổi rừng, ở tuổi 25 nhiệt độ không khí dưới rừng Cao su trung bình là 28,8 0 C, thấp hơn tuổi 5 là 1,7 0 C. Sự biến động này chủ yếu xảy ra ở gần thời điểm nhiệt độ đạt cực đại lúc 13 giờ, tại thời điểm 13 giờ thì độ chênh lệch này là 3,4 0 C. Nhiệt độ đất tầng mặt của rừng Cao su là 26,9 0 C cao hơn 0,2 0 C so với rừng keo và 1,3 0 C so với rừng tự nhiên. Kiểm tra bằng tiêu chuẩn t cho thấy, không có sự khác biệt rõ rệt về nhiệt độ không khí, nhiệt độ đất giữa rừng Cao su với Keo tai tượng, nhưng có sự khác biệt rõ rệt về nhiệt độ không khí và nhiệt độ đất giữa rừng Cao su với rừng tự nhiên hoặc nơi đất trống. 4.4.1.2 Độ ẩm không khí dưới tán rừng Độ ẩm không khí trung bình dưới tán rừng Cao su là 68,3% cao hơn so với đất trống là 2,7%, tương đương với rừng keo là 68,5%, thấp hơn so với rừng tự nhiên 70,8%. Độ ẩm không khí chênh lệch lớn giữa các giờ trong ngày, ở tất cả các trạng thái độ ẩm không khí đạt cực tiểu lúc 13h, chênh lệch về độ ẩm không khí đất vào ban ngày của rừng Cao su là 26,2%, ở rừng keo là 26,8%, ở rừng tự nhiên là 24,8%, còn ở nơi đất trống là 30,9%. 3.4.2 Chất độc phát thải từ lá Cao su ra môi trường không khí Tổng lượng chất Hexanal phát thải ra không khí là 3,8kg/ha/năm, trans-2-Hexenal là 74,8 kg/ha/năm. Vì trans-2-Hexenal là chất hữu cơ dễ bay hơi có khối lượng riêng là 4.38 kg/m 3 , nặng hơn không khí 1.29 kg/m 3 nên nó có xu hướng lắng đọng xuống những lớp không khí gần mặt đất, trong những ngày tốc độ gió dưới 2m/s, thì khả năng khuếch tán thấp và lưu giữ lại trong rừng Cao su. Giả thiết rừng có chiều cao trung bình 15m, khối lượng lá bằng khối lượng trung bình là 12.400 kg/ha, toàn bộ lượng chất trans-2- 5 Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu đặc điểm của rừng trồng Cao su vùng Bắc Trung Bộ; - Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường đất; - Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường nước; - Ảnh hưởng của rừng trồng Cao su đến môi trường không khí; - Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu tác động tiêu cực môi trường cho rừng trồng Cao su ở vùng Bắc Trung Bộ. 2.2. Phương pháp nghiên cứu Quan điểm nghiên cứu: đã đề cập đến 5 quan điểm khi nghiên cứu về cây Cao su và ảnh hưởng của nó đến môi trường. Phương pháp pháp luận: đã đề cập đến 5 vấn đề về phương pháp luận trong nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường. Phương pháp nghiên cứu cụ thể: - Lập 75 OTC trên 5 cấp tuổi (5, 10, 15, 20 và 25) ở rừng Cao su và 75 OTC ở rừng đối chứng là Keo tai tượng (tuổi 5, 10) và rừng tự nhiên (nghèo, nghèo kiệt và phục hồi) để đo đếm và phân tích các chỉ số về đặc điểm cấu trúc rừng. Diện tích OTC 2.500m 2 (50 x 50m); - Trong mỗi OTC lập 5 ô thứ cấp 25m 2 (5x5m) và 5 ô dạng bản 1m 2 (1x1m) để thu thập số liệu về cây bụi, thảm tươi, thảm khô; - Sử dụng phương pháp chưng cất dòng ngưng liên tục và phân tích sắc ký khối phổ (GC/MS) để xác định các chất độc hại có trong các bộ phận, thân, lá, vỏ và nhựa của cây Cao su; - Thu thập mẫu đất trên 5 tầng (0÷10cm, 11÷20cm, 21÷40cm, 41÷60cm và 61÷80cm) tại 60 OTC ở Thanh Hóa, Hà Tĩnh và Quảng Trị. Sử dụng phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm để xác định tỷ trọng, dung trọng, độ xốp, hàm lượng mùn của đất; - Nghiên cứu cường độ xói mòn đất được thực nghiệm bằng phương pháp đóng cọc căng dây tại 30 OTC ở tỉnh là Quảng Trị, so 6 sánh với kết quả theo phương trình ước lượng của Trường Đại học Lâm nghiệp để sử dụng để xác định cường độ xói mòn toàn vùng; - Nghiên cứu dư lượng hóa chất, chất độc từ cây Cao su trong đất, nước và không khí bằng phương pháp phân tích sắc ký EPA 3071. - Thực vật tầng thấp, giun đất và côn trùng dưới tán rừng được xác định bằng đếm và thống kê trực tiếp ở các ô thứ cấp, vi sinh vật được xác định bằng phương pháp đếm khuẩn lạc; - Độ ẩm đất tại 60 OTC được xác định bằng phương pháp trọng lượng (sấy ở nhiệt độ 105 0 C) theo TCVN 4048:2011; Tính thấm nước của đất được điều tra ở 60 OTC điển hình cho các trạng thái rừng bằng ống đo vòng khuyên; sử dụng công thức của Vương Văn Quỳnh (2010) để xác định dung tích chứa nước của rừng Cao su; xác định bốc hơi nước mặt đất bằng lượng nước hao hụt bình đo bốc hơi mặt đất; thoát hơi nước theo phương pháp cân nhanh L.A Ivanốp. - Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su đến chất lượng nước mặt và nước ngầm được thực hiện tại 30 điểm ở 3 tỉnh Thanh Hóa, Hà Tĩnh và Quảng Trị, phân tích và so sánh với các QCVN. - Nhiệt độ và độ ẩm không khí trong rừng được điều tra ở 60 OTC tại 3 tỉnh Thanh Hóa, Hà Tĩnh và Quảng Trị. quan trắc vào 3 ngày nắng liên tục của mùa hè (tháng 6÷7). Mỗi ngày điều tra 12 lần vào các giờ tròn từ 7 giờ đến 18 giờ bằng máy đo độ ẩm/nhiệt độ không khí DHT-1 ở độ cao 1,3m; - Chặt hạ 81 cây tiêu chuẩn ở 30 OTC tại 3 tỉnh Thanh Hóa, Hà Tĩnh và Quảng Trị để nghiên cứu khả năng tích lũy các bon của Cao su. Sấy mẫu cây ở 1050C để xác định sinh khối khô, sử dụng hệ số chuyển đổi sang các bon theo IPCC, 2006. - Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: kiểm tra của dữ liệu thu thập bằng tiêu chuẩn phi tham số của Kruskal – Wallis; sử dụng phương pháp thống kê với sự hỗ trợ của phần mềm ứng dụng SPSS, Excell để tính toán, phân tích; Kiểm tra sự sai khác bằng tiêu chuẩn t. 19 theo tuổi. Kiểm tra bằng tiêu chuẩn t cho thấy chưa có sự khác biệt giữa Cao su và keo nhưng lại khác biệt so với rừng tự nhiên. So sánh với QCVN 08:2008/BTNMT cho thấy, hàm lượng oxy hòa tan nước mặt rừng Cao su và keo đạt hoặc vượt hạng B1 và B2, riêng rừng tự nhiên gần đạt hạng A2 (tiêu chuẩn nước sinh hoạt). Hình 5. Hàm lượng ôxy hòa tan trong nước mặt tại khu vực nghiên cứu Hàm lượng oxy hóa sinh trong nước mặt ở rừng Cao su dao động từ 19,6÷24,6mg/l, trung bình là 22,3 mg/l và có xu hướng giảm theo tuổi rừng. Kiểm tra khác biệt bằng chỉ tiêu t cho thấy có sự khác biệt giữa hàm lượng oxy hóa sinh của rừng Cao su với rừng tự nhiên và rừng keo. So sánh với QCVN 08:2008/BTNMT cho thấy, chỉ riêng rừng tự nhiên đạt hạng A2 còn lại các trạng thái rừng đều vượt hạng B1; mẫu nước mặt rừng Cao su ở tuổi 5 còn vượt hạng B2. Nồng độ pHKcl của nước ngầm dưới rừng Cao su dao động nhỏ từ 5,1÷6,0, ở mức hơi chua đến trung tính và cũng có xu hướng tăng lên theo tuổi rừng đạt tiêu chuẩn theo QCVN 09:2008/BTNMT. Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ngầm dưới rừng Cao su trung bình là 4,47 mg/l. Hàm lượng oxy hóa sinh trong nước ngầm của rừng Cao su trung bình là 10,8 mg/l, rừng keo là 9,8 mg/l còn rừng tự nhiên là 9,5 mg/l. Không có sự sai khác về hàm lượng oxy hòa tan và hàm lượng oxy hóa sinh trong nước ngầm giữa trạng thái rừng này. 18 ngày không mưa trung bình ở Việt Nam là 220 ngày thì lượng tiêu thụ nước trung bình năm của rừng Cao su là 4485,1 m 3 /ha/năm. Các chỉ số kiểm tra theo tiêu chuẩn t cho thấy không khác biệt rõ rệt về lượng thoát hơi của rừng Cao su so với rừng Keo tai tượng. 3.3.3 Dư lượng hóa chất trong nước mặt và nước ngầm Đã phát hiện thấy có Glyphosate trong nước mặt ở rừng Cao su ở độ tuổi ≤ 20 với hàm lượng trung bình là 0,19 µg/l, tuy nhiên hàm lượng này thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn quốc tế là 700 µg/l. Hàm lượng 2.4 D trong nước mặt ở rừng Cao su tuổi 5 và 10 ≥ 0,01 µg/l, còn lại tất cả các cấp tuổi và các trạng thái rừng đối chứng đều < 0,01µg/l, tuy nhiên, hàm lượng này cũng nhỏ hơn nhiều so với QCVN 09:2008/BTNMT (từ 100÷500µg/l). Đã phát hiện thấy chất kích thích ra mủ 2-Chloroethyl phosphonic Acid trong nước mặt ở một số OTC rừng Cao su tuổi 20 và 25 nhưng với hàm lượng nhỏ hơn nhiều so với tiêu chuẩn cho phép. Như vậy, rừng Cao su chưa ảnh hưởng đến môi trường nước mặt một cách rõ rệt. Hàm lượng Glyphosate trong nước ngầm ở rừng Cao su đều nhỏ hơn 0.15 µg/l, nhỏ hơn so với tiêu chuẩn quốc tế là 700 µg/l, hàm lượng 2.4 D, hàm lượng chất kích thích ra mủ 2-Chloroethyl phosphonic Acid trong nước ngầm đều < 0.01µg/l, nhỏ hơn rất nhiều so với những quy định QCVN 09:2008/BTNMT (từ 100÷500µg/l). Như vậy, việc sử dụng 3 loại hoá chất nêu trên vẫn chưa ảnh hưởng rõ rệt đến môi trường nước ngầm trong khu vực. 3.3.4 Chất lượng nước mặt và nước ngầm dưới rừng Cao su Nồng độ pHKcl của nước tầng mặt dưới rừng Cao su dao động từ 4,9÷5,8, ở mức hơi chua đến trung tính và có xu hướng tăng lên theo tuổi rừng. Từ cấp tuổi ≥ 15, rừng keo tai tượng đều đạt hạng B1 theo QCVN 08:2008/BTNMT, rừng tự nhiên đạt hạng A2. Hàm lượng oxy hòa tan nước mặt dưới rừng Cao su dao động từ 4,06÷4,66 mg/l, trung bình đạt 4,45 mg/l, có xu hướng tăng lên 7 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm của rừng trồng Cao su vùng Bắc Trung Bộ 3.1.1 Đặc điểm kỹ thuật trồng rừng Cao su Phân tích kỹ thuật trồng rừng Cao su cho thấy, một số yếu tố công nghệ có thể gây nên tác động tiêu cực đến môi trường như sau: - Khai thác quá mức tài nguyên môi trường: Trồng rừng Cao su là hoạt động khai thác tiềm năng sản xuất của đất có thể làm suy giảm độ phì đất và dần bị mất đi sức sản xuất nếu không có những biện pháp cải thiện và phục hồi đất hiệu quả. - Đưa chất thải vào môi trường: đưa vào môi trường một số chất ô nhiễm, trong đó có khí CO2 do đốt thực bì trong dọn đất trồng rừng, hoá chất diệt cỏ Glyphosate và 2,4D, và chất kích mủ 2- chloroethyl phosphonic Acid vào môi trường đất và nước. - Gây nên những rủi ro môi trường: xử lý thực bì chuẩn bị đất trồng rừng và chăm sóc rừng, sử dụng hoá chất diệt cỏ, vv có thể làm mất lớp phủ thực vật tầng thấp gây xói mòn mạnh, đồng thời tiêu diệt nhiều loài sinh vật khác của hệ sinh thái rừng. 3.1.2 Đặc điểm của rừng trồng Cao su 3.1.2.1 Đặc điểm tầng cây cao Sinh trưởng D1.3 của rừng Cao su có xu hướng tăng nhanh ở tuổi nhỏ và giảm mạnh ở sau tuổi 20, ở tuổi 25 sinh trưởng D1.3 trung bình đạt 24,8 cm; sinh trưởng chiều cao nhanh đến tuổi 15 đạt 13,5m rồi sinh trưởng chậm lại đạt 16,0m ở độ tuổi 25. Độ tàn che tầng cây cao ở rừng Cao su tăng nhanh theo tuổi rừng. Ở tuổi 5 độ tàn che chỉ đạt 0,22 nhưng đến tuổi 25 độ tàn che đã đạt là 0,76. Sự khác biệt rõ rệt về đường kính, chiều cao và độ tàn che tầng cây cao ở rừng Cao su theo từng cấp tuổi, so với các trạng thái rừng đối chứng là điều kiện để tạo nên sự khác biệt về ảnh hưởng của các yếu tố cấu trúc rừng đến khả năng bảo vệ đất, chống xói mòn, khả năng bốc và thoát hơi nước mặt đất của rừng. 8 3.1.2.2 Đặc điểm tầng cây bụi, thảm tươi Độ che phủ tầng cây bụi, thảm tươi ở rừng Cao su biến động mạnh theo tuổi rừng và phụ thuộc vào độ tàn che tầng cây cao, ở tuổi 5 độ che phủ của lớp cây bụi, thảm tươi đạt 48,8% nhưng sang tuổi 10 độ che phủ giảm xuống 36,7%, rồi tăng lên 46,2% ở tuổi 15, sang tuổi 25 độ che phủ của cây bụi, thảm tươi lại giảm xuống 36,5%. Lúc này hầu hết chỉ còn là lớp thảm cỏ, không còn cây bụi. Sự khác nhau cơ bản về đặc điểm che phủ cây bụi, thảm tươi kéo theo sự ảnh hưởng khác nhau tới các yếu tố môi trường rừng như xói mòn, độ bốc hơi và thoát hơi nước của rừng. 3.1.2.3 Đặc điểm tầng thảm khô Lượng vật rơi rụng hàng năm của rừng Cao su là rất lớn, tuổi 5 1.985kg/ha/năm, tuổi 25 11.267kg/ha/năm, trung bình 6.101kg/ha/năm. Trung bình mỗi năm 1ha rừng Cao su có thể trả lại khoảng 6,1tấn lá rụng để tạo ra lượng lớn chất dinh dưỡng hữu cơ cho đất. Lượng thảm khô ở rừng Cao su biến động mạnh theo tuổi rừng, khối lượng thảm khô ở rừng Cao su tuổi 5 là 1.207kg/ha, ở tuổi 25 là 7.983kg/ha, trung bình là 4.555kg/ha, tương ứng với tỷ lệ che phủ mặt đất của rừng Cao su tuổi 5 là 11,4%, ở tuổi 25 là 52,5%, trung bình là 36.5%. Mặc dù lượng vật rơi rụng hàng năm của rừng Cao su lớn hơn so với rừng Keo tai tượng nhưng tổng lượng thảm khô và tỷ lệ che phủ mặt đất lớp thảm khô ở rừng Cao su lại thấp hơn so với rừng keo và rừng tự nhiên. Lượng thảm khô ít và phân bố không đều là nguyên nhân dẫn đến xói mòn mạnh dưới rừng Cao su. 3.1.3 Đặc điểm chất độc hại do cây Cao su tạo nên Kết quả phân tích sắc ký và sắc ký khối phổ (GC/MS) cho thấy, không phát hiện được chất độc hại trong các bộ phận thân, vỏ và nhựa Cao su. Tuy nhiên, khi so sánh khối phổ của các chất chưng cất được từ lá với khối phổ của hàng ngàn chất đã lưu trữ, máy GC/MS đã xác định được sự có mặt của 2 chất là Hexanal và trans-2-Hexenal: 17 37,9%. Dung tích chứa nước của đất của rừng Cao su chiếm từ 99,1% đến 99.6% dung tích chứa nước của rừng. Dung tích chứa nước của các trạng thái rừng tự nhiên cao gấp 1,2÷1,5 lần so với rừng Cao su và cao gấp 2 lần so với rừng Keo tai tượng. 3.3.1.4 Chỉ số giữ nước của đất rừng Cao su Chỉ số giữ nước của rừng Cao su biến động theo tuổi rừng, dao động từ 11,5÷13,2 và trung bình là 12,1. Rừng keo tai tượng có chỉ số giữ nước trung bình là 10,2. Mặc dù chỉ số giữ nước của rừng Cao su lớn hơn so với rừng Keo tai tượng nhưng có thể thấy chỉ số giữ nước của rừng Cao su thấp hơn so với rừng tự nhiên. 3.3.2 Quá trình bốc và thoát hơi nước của rừng Cao su 3.3.2.1 Bốc hơi mặt đất của rừng Cao su Lượng bốc hơi mặt đất tính trung bình cho một ngày không mưa rừng Cao su là 336kg/ha/giờ, tương đương 8061kg/ha/ngày, rừng Keo tai tượng 318 kg/ha/giờ, tương đương 7.629,6 kg/ha/ngày. Lượng bốc hơi mặt đất đạt cao nhất lúc 12 giờ. Trong điều kiện bình thường thì trước 5 giờ và sau 20 giờ không có bốc hơi mặt đất. Hình 3. Biến đổi của lượng bốc hơi dưới rừng Cao su theo thời gian Hình 4. Biến đổi của lượng bốc hơi dưới rừng Keo TT theo thời gian 3.3.2.2 Thoát hơi nước của rừng Cao su Cường độ thoát hơi qua lá của Cao su là 2,31 g/kglá/phút, lượng thoát hơi nước ngày không mưa của rừng Cao su dao động từ 3,4÷26,8 tấn/ngày, trung bình là 20,4 tấn/ha/ngày. Căn cứ vào số [...]... trùng dưới tán giữa các trạng thái rừng này Sự khác biệt về môi trường giữa rừng Cao su và rừng tự nhiên chưa làm ảnh hưởng đến côn trùng dưới tán rừng 3.3 Ảnh hưởng của rừng trồng Cao su đến môi trường nước 3.3.1 Ảnh hưởng của rừng Cao su đến khả năng giữ nước 3.3.1.1 Độ ẩm đất dưới rừng Cao su vào mùa khô Độ ẩm đất dưới rừng Cao su trong mùa khô dao động từ 21,6÷24,2%, trung bình 22,6% với hệ số biến... Hexanal trong rừng Cao su dao động từ 0,16÷1,36g/ha, trung bình là 1,03g/ha, khối lượng chất trans-2Hexanal dao động từ 4,20÷35,02g/ha, trung bình là 26,46g/ha 3.2 Ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường đất 3.2.1 Độ xốp của đất dưới rừng Cao su 3.2.5 Thực vật, giun, vi sinh vật và côn trùng dưới rừng Cao su 3.2.5.1 Thực vật tầng thấp dưới rừng Cao su Kết quả nghiên cứu cho thấy, số loài thực vật trung bình... xói mòn đất cho rừng Cao su ở vùng Bắc Trung Bộ Kết quả xác định cường độ xói mòn ở Bắc Trung Bộ bằng công thức ước lượng của Trường ĐHLN cho thấy, cường độ xói mòn đất rừng Cao su vùng BTB tăng nhanh theo độ dốc Với độ dốc 20 độ thì xói mòn vượt mức 0,7 mm/năm (tương đương 8,4 tấn/ha/năm) cần thiết phải có những giải pháp bảo vệ đất, chống xói mòn Bắc Trung Bộ là vùng có chỉ số xói mòn trung bình là... thái rừng đối chứng Vì vậy, chưa có cơ sở để khẳng định Kết quả nghiên cứu cho thấy, độ xốp đất dưới rừng Cao su biến động theo tuổi rừng và theo độ sâu tầng đất, ở tuổi 5 độ xốp trung bình là 59,1% và giảm nhanh đến 56,4% ở tuổi 15, sau đó lại tăng dần lên 57,5% ở tuổi 25 Độ xốp rừng đất rừng Cao su lớn hơn rừng keo 6,6 ÷ 8,5% nhưng thấp hơn so với các trạng thái rừng tự nhiên Độ xốp tầng mặt rừng Cao. .. đất khó có thể khắc phục được xói mòn, do vậy vùng BTB không nên trồng Cao su với độ dốc ≥ 26 độ 13 3.2.4 Ảnh hưởng của rừng Cao su đến tính chất hóa học đất 3.2.4.1 Dư lượng các hóa chất trong rừng Cao su Bảng 2 Dư lượng hoá chất trong đất rừng Cao su và đối chứng 2,4-D Loại rừng Tuổi Số (năm) OTC 2-Acid CHL (mg/kg) Glyphosate (mg/kg) (mg/kg) Trung HSBĐ Trung HSBĐ bình (%) bình (%) Trun g bình HSBĐ... trạng thái rừng đối chứng 3.2.2 Hàm lượng mùn trong đất rừng Cao su Hàm lượng mùn trong đất tầng mặt ở dưới rừng Cao su trung bình đạt 2,92% và tăng dần theo tuổi, hàm lượng mùn ở tuổi 5 đạt 2,22%, ở tuổi 25 là 3,58% cao hơn một chút so với với hàm lượng mùn của trạng thái rừng tự nhiên phục hồi Nói chung, hàm lượng mùn rừng Cao su cao hơn rừng Keo tai tượng, điều này có thể có liên quan đến lượng vật... theo tuổi rừng Độ ẩm đất dưới rừng Cao su cũng thay đổi theo độ sâu tầng đất, ở tầng đất mặt có xu hướng khô hơn, độ ẩm cao nhất ở tầng đất 21÷40cm Độ ẩm đất dưới rừng Cao su vào mùa khô cao hơn so với rừng Keo tai tượng nhưng luôn thấp hơn so với các trạng thái của rừng tự nhiên 3.3.1.2 Khả năng thấm nước của đất Tốc độ thấm nước 5 phút đầu ở rừng Cao su biến động mạnh từ 10,2÷14,5 mm/phút, trung bình... 1,7 lần so với rừng Keo tai tượng và 1,5 lần so với các trạng thái rừng tự nhiên Tốc độ thấm nước bão hòa của đất dưới rừng Cao su dao động từ 3,1÷5,4 mm/phút, trung bình 4,1mm/phút, cao gấp 1,5 lần so với hệ số thấm của rừng keo và 1,2 lần so với các trạng thái rừng tự nhiên 3.3.1.3 Dung tích chứa nước của rừng Cao su Dung tích chứa nước của rừng Cao su dao động từ 3.830÷4.021 m3/ha, trung bình là... thấp của rừng Cao su thấp hơn so với rừng Keo tai tượng, tuy nhiên hệ số biến động về thành phần loài dưới rừng Cao su lớn gấp hơn hai lần 3.2.5.2 Mật độ giun đất ở rừng Cao su Mật độ giun đất mật độ giun đất đều có xu hướng tăng theo tuổi rừng, dao động từ 4,95÷8,11 con/m2, trung bình 6,72 con/m2 Mật độ giun tăng lên theo tuổi rừng, ở tuổi 5 là 4,95 con/m2 nhưng sang tuổi 10 đã tăng lên 6,0 con/m2, ở. ..16 9 Abundanc e rằng thành phần và số lượng vi sinh vật đất dưới rừng Cao su thấp hơn so với các rừng khác 3.2.5.4 Côn trùng dưới rừng Cao su Kết quả nghiên cứu cho thấy, có 8 loài côn trùng dưới tán rừng và đều có ở cả 3 trạng thái rừng là Cao su, Keo tai tượng và rừng tự nhiên, số loài gặp được nhiều nhất là các loài kiến, mối và bọ cánh cứng Kiểm tra bằng tiêu . dung nghiên cứu - Nghiên cứu đặc điểm của rừng trồng Cao su vùng Bắc Trung Bộ; - Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường đất; - Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường. trực tiếp đến những ảnh hưởng của rừng Cao su đến một số yếu tố môi trường. - Về ảnh hưởng của rừng Cao su đến môi trường: qua phân tích 34 chỉ tiêu đánh giá về môi trường của rừng Cao su và đối. rừng này. Sự khác biệt về môi trường giữa rừng Cao su và rừng tự nhiên chưa làm ảnh hưởng đến côn trùng dưới tán rừng. 3.3 Ảnh hưởng của rừng trồng Cao su đến môi trường nước 3.3.1 Ảnh hưởng