Thạc Sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su (Hevea brasiliensis) đến tính chất lý hóa học của đất tại công

[h=1]ĐẶT VẤN ĐỀ[/h]
Đất là lớp tơi xốp của lớp vỏ trái đất, có khả năng tạo ra sản phẩm của cây trồng, là tài sản vô cùng quý giá đối với mỗi quốc gia trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội. Môi trường đất được coi là cả một thế giới sinh động, một hệ sinh thái phức tạp có quy luật phát sinh và phát triển theo không gian và thời gian. Trong quá trình phát triển đó, ngoài các yếu tố phát sinh nội tại thì đất còn chịu ảnh hưởng của các loài cây sinh trưởng và phát triển trên đó.
Rừng và đất có mối quan hệ mật thiết và tác động qua lại lẫn nhau, đây là lĩnh vực đã được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Rừng tham gia vào sự hình thành và phát triển của đất, ở các loài cây và lâm phần khác nhau thì ảnh hưởng đến đất cũng khác nhau. Đặc biệt là sự ảnh hưởng của thực vật đến độ phì nhiêu của đất. Độ phì nhiêu của đất là một trong những chỉ tiêu quan trọng và liên quan chặt chẽ với năng suất cây trồng. Hiện nay, sự thoái hóa đất và suy giảm độ phì đang diễn ra ở vùng nhiệt đới, đặc biệt là vùng đất dốc. Sự xuất hiện của một số loài cây công nghiệp, đã gây ảnh hưởng không ít đến những tính chất lý hóa học và độ phì nhiêu của đất.
Cao su (Hevea brasillensis) thuộc họ ba mảnh vỏ(Euphorbiaceae) là một trong những cây có giá trị kinh tế cao, ngoài khai thác mủ, thân cây còn là nguyên liệu cho công nghiệp chế biến. Từ khi cây Cao su đầu tiên xuất hiện ở Việt Nam vào năm 1877, đến nay Cao su đã được phát triển nhanh chóng, tổng diện tích trồng Cao su hiện nay đã đạt xấp xỉ 500000ha. Cao su thực sự đã làm thay đổi những vùng đất nghèo khó và là “cây vàng” trong thời kỳ kinh tế thị trường. Với hiệu quả kinh tế cao và ổn định, Cao su đã được phát triển nhanh chóng ở Việt Nam. Nhu cầu thị trường ngày càng tăng, Cao su tổng hợp vẫn đắt, do nó được sản xuất từ dầu thô vì vậy diện tích Cao su vẫn ngày được mở rộng. Tuy nhiên, cũng giống như nhiều loại cây trồng nhập nội thuần loài khác, rừng Cao su thường bị chỉ trích về hiệu quả môi trường thấp, chẳng hạn giữ nước và bảo vệ đất kém, gây độc nước và không khí chúng ta cần đặt ra câu hỏi là cây Cao su trồng trên một diện tích lớn có những tác động gì tới đất? Rừng cây Cao su có đảm bảo chức năng và ảnh hưởng tới đất như các rừng tự nhiên khác không? Cần phải có những biện pháp gì trong trồng, chăm sóc và khai thác Cao su để vừa đạt hiệu quả kinh tế vừa đảm bảo độ phì cuả đất?
Nhằm có những cái nhìn xác thực hơn về sự ảnh hưởng của rừng Cao su tới tính chất của đất, tôi thực hiện đề tài : “Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su (Hevea brasiliensis) đến tính chất lý hóa học của đất tại công ty Cao su Hà tĩnh”. Đề tài đi sâu nghiên cứu về mức độ ảnh hưởng của rừng Cao su đến tính chất của đất, nhằm góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc xác định cây trồng phù hợp với điều kiện đất đai và quản lý, sử dụng đất bền vững ở công ty Cao su Hà Tĩnh.















[h=1]CHƯƠNG 1[/h][h=1]TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU[/h]Đất rừng và quần xã thực vật là hai thành phần trong hệ sinh thái luôn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Sự tác động qua lại giữa hai thành phần này, tạo nên những đặc trưng về sự tồn tại và hoạt động của hệ sinh thái rừng. Hiện nay, với tốc độ phát triển của nền kinh tế, con người gia tăng những hoạt động trên đất rừng và ảnh hưởng không ít tới tài nguyên rừng. Nhằm nâng cao hiệu quả về sử dụng bền vững tài nguyên rừng thì những công trình nghiên cứu về đất và những thực vật tồn tại trên nó ngày càng được trú trọng. Đặc biệt là dinh dưỡng trong đất và loài cây phát triển trên đó.
Một trong những khía cạnh của các công trình nghiên cứu về đất đó là nghiên cứu tính chất của đất và đánh giá đất trong mối quan hệ với thực vật. Đã có rất nhiều tác giả quan tâm đến vấn đề này, và sau đây là một số công trình điển hình trên thế giới và trong nước:
[h=1]1.1.Trên thế giới[/h]- Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng trồng đến đất
Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào mối quan hệ giữa đặc tính của đất và sinh trưởng của cây trồng. Ngay từ những năm đầu của thế kỷ XIX, các nhà khoa học thổ nhưỡng đã có những phương pháp cơ bản để nghiên cứu đất. Các nhà khoa học Nga: V.V.Docutraev (1846 – 1903), V.P.Viliam (1863 – 1939), Kossovic (1862 – 1915), K.K.Gedroiz (1872 – 1932), J.V.Tiurin (1892 – 1962), đã công bố nhiều công trình về đất nói chung và phân loại đất nói riêng. Ngoài ra các nhà khoa học đất của các nước Tây Âu cũng có những đóng góp lớn trong công tác nghiên cứu đất và phân loại đất: Fally (1857), Meier (1857), Knop (1871). E.Ehwald (1965),
V.V.Docutraev (1879) đã nêu ra những nguyên tắc khoa học về sự phát sinh và phát triển của đất. Ông khẳng định rõ ràng mối liên quan có tính quy luật giữa đất và các điều kiện của môi trường xung quanh. Ông cho rằng: Đất là vật thể tự nhiên luôn biến đổi, là sản phẩm chung được hình thành dưới tác động tổng hợp của 5 nhân tố hình thành đất gồm: Đá mẹ, khí hậu, địa hình, sinh vật (thực vật, động vật) và thời gian. Trong đó ông đặc biệt nhấn mạnh vai trò của thực vật trong quá trình hình thành đất: “ Nhân tố chủ đạo trong quá trình hình thành đất ở nhiệt đới là thảm thực vật rừng”. Bởi nhân tố thực vật là yếu tố sang tạo ra chất hữu cơ và khi chết đi, nó tạo thành mùn. [5]
V.P.Viliam đã kết luận, vòng tuần hoàn sinh học là cơ sở của sự hình thành đất và độ phì nhiêu của nó. Ông đã chỉ ra vai trò quan trọng của sinh vật trong sự hình thành những tính chất của đất, đặc biệt là cây xanh, vi sinh vật, thành phần và hoạt động sống của chúng ảnh hưởng tới chiều hướng của quá trình hình thành đất. [5]
Trong lĩnh vực đất rừng, đã có nhiều công trình của các tác giả trên thế giới đi sâu nghiên cứu. Nhiều nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu về tính chất của đất ở các khu vực khác nhau, ở các trạng thái khác nhau và đã rút ra được kết luận là: nhìn chung độ phì của đất dưới rừng trồng đã được cải thiện đáng kể và sự cải thiện tăng dần theo tuổi (Shosh, 1978; Iha.M.N, Pande.P và Rathore, 1984; Basu.P.K và Aparajita Mandi, 1987; Chakraborty.R.N và Chakraborty.D, 1989; Ohta, 1993). Các loài cây khác nhau đã có ảnh hưởng khác nhau đến độ phì của đất, cân bằng nước, sự thủy phân thảm mục và chu trình dinh dưỡng khoáng (Bernhard Reversat.F, 1993; trung tâm Lâm Nghiệp Quốc Tế (CIFOR), 1998; Chandran.P, Dutta.D.R, Gupta.S.K và Banerjee.S.K, 1988). [7]
Trong nghiên cứu tác dụng của thảm thực vật rừng đối với đất của Monin (Nga) đã chứng mình rằng: “Với mỗi loại thảm che khác nhau, lượng vật chất hữu cơ hàng năm trả lại cho đất và khả năng làm tăng độ phì của đất là khác nhau”.[7]
Chijiok (1989) đã nghiên cứu sự thay đổi độ phì của đất nhiệt đới do trồng cây Lõi thọ và Thông caribaea thuần loài ở 5 khu vực tại Trung Phi và Nam Mỹ cũng thấy lượng mùn, đạm bị giảm đi nhanh chóng. Đến năm thứ 6 – 7 các yếu tố này vẫn chưa phục hồi. Lượng kali tuy ban đầu có tăng lên, nhưng sau đó lại bị girm rõ rệt. Tác giả cũng cho thấy với chu kỳ khài thác 14 năm trung bình đất bị mất đi 150-400kg đạm, 200 - 1000kg kali cho mỗi hecta. Nhiều nghiên cứu đã xác nhận rằng, các cây gỗ mọc nhanh tiêu thụ một lượng dinh dưỡng rất lớn ở giai đoạn đầu và giảm dần ở các tuổi già hơn. Vì vậy việc trồng cây mọc nhanh với chu kỳ khai thác ngắn ở nhiệt đới sẽ làm cho đất chóng kiệt quệ hơn so với các rừng trồng cây lá kim có chu kỳ dài (80 - 100) như ở ôn đới.[10]
Basu.P.K và Aparajita Mandi (1987) nghiên cứu về ảnh hưởng của rừng Bạch đàn lai trồng vào các năm 1971, 1975 và 1981 đến tính chất đất. Kết quả nghiên cứu của các tác giả cho rằng nhìn chung độ phì đất dưới rừng Bạch đàn lai đã được cải thiện và tăng theo tuổi cây. Chất hữu cơ và dung lượng cation trao đổi tăng đáng kể trong khi đạm tổng số tăng rất ít và độ chua của đất cũng giảm.[5]
Chakraborty.R.N và Chakraborty.D (1989) đã nghiên cứu về sự thay đổi tính chất đất dưới rừng Keo lá tràm ở các tuổi 2,3 và 4. Tác giả cho thấy rừng trồng Keo lá tràm cải thiện đáng kể một số tính chất độ phì đất như: độ chua của đất biến đổi từ 5,9 đến 7,6, khả năng giữ nước của đất từ 22,9 đến 32,7%, chất hữu cơ tăng từ 0,81 đến 2,7%, đạm tăng từ 0,364 đến 0,504% và đặc biệt màu sắc của đất cũng biến đổi một cách rõ rệt từ màu nâu vàng sang màu nâu.[10]
Nghiên cứu của Mongia.A.D và Bandyopadhyay.A.K (1992) đã xác nhận rằng việc thay thế rừng mưa nhiệt đới bằng các loại rừng trồng có giá trị kinh tế cao như Tếch, Cọ Dầu là nguyên nhân dẫn đến giảm chất hữu cơ, Kali dễ tiêu, lân dễ tiêu và đặc biệt là dung trọng của đất tăng lên.
Ohta (1993) nghiên cứu về sự thay đổi tính chất đất do việc trồng rừng keo lá tràm ở vùng Pantabagan, Philippines. Tác giả đã xem xét sự biến đổi tính chất dưới rừng keo lá tràm 5 tuổi và rừng thông ba lá 8 tuổi trông trên đất thoái hóa nghèo kiệt. Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy trồng rừng đã và đang làm thay đổi dung trọng và độ xốp của đất ở tầng 0 - 5cm theo hướng tích cực. Tuy nhiên lượng Ca[SUP]2+ [/SUP]ở tầng đất mặt dưới hai loại rừng này lại thấp hơn so với đối chứng (đất trống).[10]
Marquez.O, Hernandez.R, Torres.A và Franco.W (1993) nghiên cứu sự thay đổi tính chất đất dưới rừng Tếch trồng thuần loài ở các tuổi 2,7 và 12. Tác giả cho thấy đất ở dưới rừng Tếch tuổi khác nhau đã có sự biến đổi, cụ thể là Ca[SUP]2+, [/SUP]Mg2+, pH và dung lượng cation trao đổi là cao nhất ở rừng Tếch 12 tuổi. Tuy nhiên lượng lân dễ tiêu lại giảm đi một cách rõ rệt theo tuổi trong khi lượng Kali dễ tiêu lại biến động rất ít.[10]
Theo Smith.C.T (1994) thì việc trồng rừng có thể đem lại những ảnh hưởng tích cực khi mà độ phì của đất được cải thiện. Ngược lại, nó ảnh hưởng tiêu cực nếu nó làm mất cân bằng hay cạn kiệt nguồn dinh dưỡng trong đất. Nhìn chung việc trồng rừng cải thiện các tính chất vật lý đất. Tuy nhiên, việc sử dụng cơ giới hóa trong xử lý thực bì, khai thác, trồng rừng là nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm sức sản xuất của đất.[7]
- Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng Cao su đến đất
Ở Trung Quốc, đầu những năm 1950 đã có nhiều ha rừng tự nhiên được thay thế bởi các đồn điền Cao su. Chúng không chỉ phát triển trên đất đỏ bazan màu mỡ, ở những nơi bằng phẳng với khí hậu ấm áp mà còn phát triển được trên những loại đất có độ phì kém hơn, những vùng dốc với khí hậu lạnh hơn. Kết quả nghiên cứu của WANG Xianpu (1960) cho thấy rừng Cao su ở Trung Quốc có khả năng bảo vệ đất và nước tốt hơn nhiều mô hình rừng thuần loài khác.[9]
Aiken et al., (1982) khi nghiên cứu về tác động môi trường rùng Cao su ở bán đảo phía tây Singapo đã nhận thấy những hiệu quả thấp về giữ nước và bảo vệ đất của rừng trồng Cao su. Ông kết luận rằng quá trình trồng Cao su sẽ không tránh khỏi sự gia tăng dòng chảy mặt và xói mòn đất. Xói mòn đất càng trở nên nghiêm trọng hơn khi người trồng Cao su tiến hành phát dọn thực bì dưới tán rừng.[9]
Một số tác giả nghiên cứu về khả năng bảo vệ môi trường của rừng Cao su như Gao Suhua (1985), Wu Eryu (1984), Chen Yongshan (1982) đã điều tra hiệu quả bảo vệ đất và nước của các đồn điền Cao su ở Trung Quốc.
Nhìn chung các tác giả trên thế giới chủ yếu tiến hành nghiên cứu sơ bộ đặc điểm hệ sinh thái rừng Cao su và chức năng sinh thái của chúng. Một số tác động khác tới đất của hệ sinh thái này vẫn chưa được làm rõ.
[h=1]1.2. Ở Việt Nam[/h]- Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng trồng đến đất
Trong quá trình sản xuất lâm nghiệp việc nghiên cứu mối quan hệ giữa cây trồng và đất để làm cơ sở cho phân loại đất đai, lựa chọn loài cây trồng hợp lý, đồng thời đưa ra các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động giúp cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt hơn là rất quan trọng và có tính thực tiễn cao.
Nước ta đã có rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu về đất lâm nghiệp. Thành tựu đầu tiên phải kể đến đó là sự đóng góp của tác giả Nguyễn Ngọc Bình (1986, 1970, 1979). Tác giả đã tổng kết những đặc điểm cơ bản của đất dưới các đai rừng, kiểu rừng, loại hình rừng ở miền bắc Việt Nam và ông đã nghiên cứu được sự thay đổi các tính chất và độ phì của đất qua các quá trình diễn thế thoái hóa và phục hồi của các thảm thực vật rừng ở Miền Bắc Việt Nam (1964, 1970 )
Nghiên cứu quá trình tích lũy chất hữu cơ trong đất rừng, cũng như đặc điểm về thành phần mùn trong các loại đất rừng, đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng của các loại rừng khác nhau đến quá trình tích lũy chất hữu cơ và đặc điểm hình thành phần mùn của đất (Nguyễn Ngọc Bình 1968, 1978; Hoàng Xuân Tý, Nguyễn Đức Minh, 1978; Đỗ Đình Sâm, Ngô Đình Quế, 1990 )
Đỗ Đình Sâm có công trình nghiên cứu “cơ sở sinh thái thổ nhưỡng đánh giá độ phì của đất Việt Nam” đã nghiên cứu tác dụng của nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ phì của đất rừng, trong đó ông nhấn mạnh đến mối quan hệ tương hỗ giữa đất và quần xã thực vật rừng.[5]
Nguyễn Ngọc Bình (1970) nghiên cứu về sự thay đổi các tính chất và độ phì của đất qua diễn thế thoái hóa và phục hồi của các thảm thực vật. Thảm thực vật ở miền Bắc Việt Nam cho thấy độ phì biến động rất lớn ứng với mỗi loại thảm thực vật. Thảm thực vật đóng vai trò rất quan trọng trong việc duy trì độ phì đất.[7]
Nếu con người tác động làm thay thế thảm thực vật tự nhiên bằng các rừng trồng cũng làm cho độ phì đất thay đổi. Qua nhiều nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Bình (1980), Hoàng Văn Tý (1973) đã chứng tỏ sự thoái hóa lý tính và chất hữu cơ tầng mặt nếu phá vỡ rừng gỗ tự nhiên để trồng rừng Luồng và Tre Diễn
Đỗ Đình Sâm (1984) nghiên cứu độ phì đất rừng và vấn đề thâm canh rừng trồng cho rằng đất có độ phì hóa học không cao. Nơi đất còn rừng thì độ phì được duy trì chủ yếu qua con đường sinh học. Các trạng thái rừng khác nhau, các biện pháp kỹ thuật tác động khác nhau cho thấy sự biến đổi về hóa tính đất không rõ nét (trừ yếu tố mùn, đạm). Tuy nhiên các tính chất về lý tính của đất đặc biệt là cấu trúc và nhiệt là nhân tố dễ biến đổi và bị ảnh hưởng nhiều, có lúc quyết định đến sinh trưởng cây rừng. [7]
Nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật rừng đến tính chất hóa sinh của đất ở Bắc Sơn, Nguyễn Trường và Vũ Văn Hiển (1977), đã chứng minh tính chất hóa học của đất thay đổi phụ thuộc vào độ che phủ của thảm thực vật. Ở những nơi có độ che phủ thấp, tính chất của đất biến đổi theo xu hướng xấu: đất bị chua hóa , tỷ lệ mùn, hàm lượng các chất dễ tiêu đạm, lân đều thấp hơn rất nhiều so với đất được che phủ tốt.
- Nghiên cứu tác động của rừng trồng Cao su đến đất
Ở Việt Nam, vấn đề tác động của rừng Cao su còn khá mới mẻ. Như tác giả Nguyễn Khoa Chi, 1997 cho rằng Cao su là một trong những loài cây là một trong những loài cây bảo vệ môi trường rất tốt, chống xói mòn và không hủy hoại đất. Còn theo tác giả Đoàn Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Thế Côn, Vũ Đình Chính cho rằng cây Cao su không những có giá trị kinh tế cao mà còn có nhiều ý nghĩa khác như : làm sạch môi trường, ổn định sinh thái.[9]
Theo nghiên cứu của Trương Đình Trọng về “ Thực trạng thoái hóa đất bazan ở tỉnh Quảng Trị và các giải pháp bảo vệ môi trường đất” thì một số vùng sau khi lột bỏ lớp phủ rừng đã được trồng cây công nghiệp dài ngày như cà phê, Cao su, chè có khả năng duy trì độ phì đất bazan. Song so với đất phát sinh dưới tán rừng cuả khu vực, tác động canh tác đất vẫn thấy biểu hiện trạng thái thoái hóa nhẹ. Biểu hiện thoái hóa tạo ra một tầng chặt dưới tầng canh tác. Dưới các rừng Cao su, tầng đất mặt thường bị làm chặt do giẫm đạp của người và trâu bò.[9]
Như vậy, vẫn còn rất nhiều ý kiến trái ngược nhau về tác động của rừng Cao su đến môi trường đất. Các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc so sánh ảnh hưởng của rừng Cao su đến một số tính chất của đất với các loại hình canh tác khác, chưa đánh giá được ảnh hưởng của nó ở các độ dốc khác nhau, khả năng bảo vệ đất, chống xói mòn, chưa so sánh được hiệu quả với các loại rừng khác, đây là cơ sở đề xuất những giải pháp phát triển rừng Cao su, chuyển đổi sử dụng đất Lâm Nghiệp.
[h=1]1.3. Nhận xét chung[/h]Điểm qua công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có thể rút ra một vài nhận xét sau đây:
- Vấn đề nghiên cứu các tính chất lý hóa học của đất đã thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu của nhiều tác giả trong và ngoài nước. Những nghiên cứu này hết sức phong phú, đa dạng và có ý nghĩa quan trọng trong thực tiễn sản xuất. Mọi nghiên cứu đều nhằm một mục tiêu chung là trên cơ sở kết quả đạt được đó, đề ra các phương án sử dụng tài nguyên đất một cách bền vững nhất.
- Các công trình nghiên cứu trên thế giới được triển khai khá toàn diện để nghiên cứu vấn đề về đất đai như độ phì của đất, các tính chất lý hóa học của đất, đánh giá và phân hạng đất đai, mối quan hệ qua lại của đất đai và quần xã thực vật rừng và những nghiên cứu này đã có những đóng góp to lớn, phục vụ cho việc phát triển rừng sản xuất trên thế giới những năm qua.
- Các công trình nghiên cứu trong nước mặc dù đã đề cập đến vấn đề nghiên cứu, sử dụng đất đai, ảnh hưởng của cây trồng đến đất, tuy nhiên còn chưa đồng bộ do mới chỉ thực hiện được ở 1 số địa điểm cụ thể chứ chưa tiến hành rộng rãi trên toàn quốc, chưa mang tính bao quát, toàn diện.