Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây cao su (Hevea brasiliensis) là một trong những loài cây công nghiệp dài ngày giữ vai trò quan trọng đối với nền kinh tế và công nghiệp chế biến tại Việt Nam cũng như trên thế giới. Đây là loài cây đa mục đích, vừa cung cấp mủ cao su tự nhiên phục vụ công nghiệp sản xuất, vừa cung cấp gỗ và các phụ phẩm có giá trị kinh tế. Trước những lợi ích kinh tế to lớn, Nhà nước đã ban hành nhiều chủ trương, chính sách khuyến khích mở rộng diện tích trồng cây cao su. Tuy nhiên, việc phát triển diện tích cao su một cách nhanh chóng, ồ ạt và tự phát tiềm ẩn nguy cơ gây tác động tiêu cực đến môi trường tự nhiên, đòi hỏi thời gian khắc phục kéo dài hoặc gây ra những tổn thất sinh thái khó hoàn nguyên.

Các công trình nghiên cứu môi trường về rừng cao su trước đây chủ yếu tập trung vào một số khía cạnh chuyên biệt như: ảnh hưởng của rừng cao su đến lý hóa tính của đất, tác động đến một số yếu tố thủy văn, hay mức độ suy giảm đa dạng sinh học của hệ thực vật và động vật đất (tiêu biểu như công trình của PGS.TS. Vương Văn Quỳnh năm 2008). Trong khi đó, mảng nghiên cứu đánh giá định lượng tác động của rừng trồng cao su đến chất lượng nước mặt vẫn còn khá mới mẻ và chưa có các nghiên cứu cụ thể, thấu đáo.

Khóa luận được thực hiện nhằm giải quyết khoảng trống nghiên cứu này với hệ thống mục tiêu xác định:

  • Mục tiêu chung: Góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học cho các giải pháp phát triển bền vững rừng trồng cao su ở Việt Nam.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
    1. Đánh giá sự khác biệt về chất lượng nước mặt dưới rừng cao su so với chất lượng nước mặt dưới các trạng thái rừng đối chứng.
    2. Đánh giá chất lượng nước mặt dưới rừng trồng cao su và các trạng thái rừng đối chứng so với các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và tiêu chuẩn trên thế giới.
    3. Xác định một số nguyên nhân gây nên sự khác biệt về chất lượng nước mặt dưới rừng cao su so với các trạng thái rừng đối chứng.
    4. Đề xuất một số giải pháp bảo vệ môi trường nước dưới rừng trồng cao su.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống rừng trồng cao su và các trạng thái rừng tự nhiên đối chứng, cùng chất lượng nguồn nước mặt tại các thủy vực lân cận. Phạm vi không gian được thực hiện tại Vườn Quốc gia Bù Gia Mập, thuộc địa bàn xã Bù Gia Mập, huyện Bù Gia Mập, tỉnh Bình Phước. Thời gian khảo sát ngoại nghiệp và thu thập mẫu nước được tiến hành vào nửa cuối mùa khô năm 2011.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu được xây dựng trên cơ sở lý luận về mối quan hệ giữa cấu trúc lâm phần rừng với chức năng phòng hộ đầu nguồn và bảo vệ chất lượng nước. Để đánh giá chất lượng môi trường nước mặt, tác giả áp dụng khung quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08:2008/BTNMT với 4 phân hạng mục đích sử dụng nguồn nước (A1, A2, B1, B2). Bốn thông số hóa học môi trường được lựa chọn phân tích bao gồm: Hàm lượng ôxy hòa tan (DO), Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD5), cùng hai hoạt chất nông dược diệt cỏ phổ biến trong canh tác cao su là Glyphosate và 2,4-D.

Phương pháp nghiên cứu thực địa kết hợp điều tra lâm học, xã hội học và quan trắc môi trường nước:

  • Điều tra lâm học ngoại nghiệp: Thiết lập tổng cộng 20 ô tiêu chuẩn (ÔTC) trên các độ dốc khác nhau tại xã Bù Gia Mập có điều kiện lập địa tương đồng, gồm: 5 ÔTC đặt trong rừng trồng cao su (diện tích mỗi ô 2500 m²) và 15 ÔTC đặt tại các trạng thái rừng tự nhiên đối chứng (diện tích mỗi ô 1000 m²). Tầng cây cao được đo đếm các chỉ tiêu: loài cây, đường kính ngang ngực D1.3 (đo chu vi bằng thước dây tại vị trí 1,3 m), chiều cao vút ngọn Hvn và chiều cao dưới cành Hdc (đo bằng thước đo cao Blumleis), đường kính tán Dt (đo theo hai hướng Đông - Tây và Nam - Bắc), độ tàn che (quan sát 80 điểm ngắm trên tuyến song song bằng thước ngắm). Tầng cây bụi và thảm tươi được điều tra thông qua hệ thống 5 ô dạng bản diện tích 25 m² bố trí trong mỗi ÔTC để xác định chiều cao trung bình Htb, đường kính tán Dt, tỷ lệ che phủ CP (%) và tỷ lệ thảm khô TK (%).
  • Điều tra lịch sử canh tác: Ứng dụng phương pháp đánh giá nhanh nông thôn có sự tham gia (PRA) thông qua phỏng vấn bán định hướng cán bộ lâm nghiệp và người dân địa phương về lịch sử biến động sử dụng đất, quy trình canh tác và hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng qua các giai đoạn.
  • Phương pháp thu thập và phân tích mẫu nước: Thu thập 12 mẫu nước đơn lẻ từ 6 hồ/ao (3 ao nằm trong vùng rừng trồng cao su quy mô tập trung có bán kính từ 2 km trở lên và 3 ao đối chứng nằm bên trong rừng tự nhiên). Mỗi hồ lấy 2 mẫu ở hai vị trí khác nhau tại độ sâu 50 cm dưới mặt nước. Mẫu được chứa trong bình nhựa Polyetylen dung tích 1000 ml, bảo quản lạnh ở nhiệt độ 5 - 10°C trong thùng xốp và vận chuyển về phòng thí nghiệm phân tích.
  • Phương pháp nội nghiệp và xử lý dữ liệu: Số liệu cấu trúc rừng và hóa học môi trường được xử lý thống kê trên phần mềm MS Excel và SPSS. Tác giả sử dụng kiểm định Independent Samples t-test (tiêu chuẩn Student) kết hợp kiểm định Levene về tính đồng nhất của phương sai để so sánh sai khác giá trị trung bình giữa hai tổng thể rừng cao su và rừng tự nhiên.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương này làm rõ vai trò công nghiệp và lâm nghiệp của cây cao su tại Việt Nam. Tác giả chỉ ra thực trạng phát triển nóng của các diện tích cao su tiểu điền và đại điền, cảnh báo những hệ lụy lâu dài về mặt sinh thái. Tác giả tổng kết các hướng nghiên cứu môi trường trước đây và khẳng định tính cấp thiết của việc đánh giá tác động cụ thể từ rừng trồng cao su tới chất lượng nguồn nước mặt.

Chương 2: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 2 trình bày có hệ thống về nguồn gốc, đặc tính sinh học và lịch sử phát triển của cây cao su (Hevea brasiliensis Mull arg, họ Thầu dầu Euphorbiaceae), từ vùng Amazon du nhập vào Đông Nam Á (Java, Indonesia năm 1876) và vào Việt Nam năm 1897 bởi dược sĩ hải quân Pháp Raoul tại Bến Cát, Bình Dương. Nội dung tổng quan các viện nghiên cứu cao su quốc tế tại Pháp, Đức, Ý, Trung Quốc, Malaysia, Ấn Độ và các nghiên cứu trong nước (Nguyễn Khoa Chi, Trần Ngọc Kham, Nguyễn Thị Huệ). Đồng thời, chương này tổng thuật các nghiên cứu thủy văn nước mặt trên thế giới (Swank và Crossley năm 1988 tại Coweeta, Bolton năm 1998 tại Maryland - Hoa Kỳ) và tại Việt Nam (hồ Trị An, kênh rạch Bần của Bùi Thị Nga và Bùi Anh Thư, sông Hậu của Tôn Thất Lãng, hệ thống kênh TP. Hồ Chí Minh của Trương Thanh Cảnh và Ngô Thị Trâm Anh).

Chương 3: Mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu

Chương này xác định chi tiết mục tiêu tổng quát, 4 nhiệm vụ nghiên cứu, phương pháp luận nghiên cứu tài nguyên nước, các bước điều tra ngoại nghiệp trên 20 ÔTC, phương pháp phân tích lâm học tầng cây cao và thảm mục/cây bụi, quy trình thu mẫu 12 mẫu nước tại 6 thủy vực và công cụ xử lý thống kê toán học nội nghiệp.

Chương 4: Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu

Chương 4 mô tả toàn diện địa bàn nghiên cứu tại Vườn Quốc gia Bù Gia Mập:

  • Vị trí và địa hình: Diện tích 25.926 ha (chiếm 14,5% đất lâm nghiệp tỉnh Bình Phước), tọa độ 107°3'30'' đến 107°14'30'' kinh độ Đông, 12°8'30'' đến 12°17'3'' vĩ độ Bắc. Địa hình chuyển tiếp từ dãy Trường Sơn xuống vùng thấp, độ cao biến động từ 160 m đến 720 m, độ dốc dao động từ 0° đến 86°.
  • Khí hậu: Nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, tổng bức xạ mặt trời trên 130 kcal/cm²/năm, nhiệt độ bình quân năm 24°C; lượng mưa trung bình năm từ 2750 mm đến 3000 mm nhưng phân hóa sâu sắc thành mùa mưa (chiếm 85 - 90% lượng mưa) và mùa khô (chỉ chiếm 15% lượng mưa, lượng bốc hơi chiếm 64 - 67% cả năm).
  • Thổ nhưỡng và thủy văn: Nhóm đất đỏ vàng phát triển trên đá bazan chiếm ưu thế, gồm đất nâu đỏ (21.285 ha, chiếm 82%) và đất nâu vàng (4.640 ha, chiếm 18%). Mạng lưới thủy văn thuộc tả ngạn lưu vực suối Đắk Huýt (cấp III), gồm các suối cấp II chảy quanh năm như Đak Ca, Đak Sam, Đak Sá, Đak Rme và hồ chứa Hoa Mai.
  • Kinh tế - xã hội: Vùng đệm xung quanh Vườn Quốc gia có 14.605 nhân khẩu (3.231 hộ), gồm người Kinh, Xtiêng, Tày, Khơmer, sinh kế phụ thuộc vào canh tác nông lâm nghiệp; tỷ lệ tăng dân số tự nhiên 5,2%, tăng cơ học 9,8%.

Chương 5: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 5 trình bày các phát hiện thực nghiệm cốt lõi của khóa luận:

  • Lịch sử rừng và hóa chất sử dụng: Trước năm 1995 khu vực là rừng tự nhiên; 1995 - 2000 chuyển đổi sang làm nương rẫy, trồng điều và cao su tiểu điền; từ năm 2000 trồng cao su quy mô lớn. Quá trình kinh doanh phân làm hai thời kỳ:
    1. Giai đoạn kiến thiết cơ bản (5 - 7 năm đầu): Thực bì cạnh tranh mạnh, người dân sử dụng phổ biến các loại thuốc trừ cỏ nội hấp và sinh trưởng như Glyphosan 480 DD (liều 2,5 - 4 lít/ha), 2,4-D (liều 1,2 - 2 lít/ha) và AK-480 DD (800 ml/ha).
    2. Giai đoạn kinh doanh khai thác: Tán rừng khép kín, ẩm thấp làm phát sinh dịch nấm hồng, rụng lá mùa mưa, xì mủ, héo ngọn; người dân sử dụng nhiều loại hóa chất phòng trừ bệnh như Tungrin 5EC/10EC (0,75 lít/ha), Camilo 150 sc (0,15 - 0,2%), Siuvin 275 sc (0,75 - 1 lít/ha), Validacin 5L/5SL (0,5 - 1,2%), Anvil 5SC (0,5%), Callihex 50SC (0,5%).
Tên thuốc diệt cỏ Liều dùng Cơ chế tác động
Glyphosan 480 DD 2,5 – 4 lít/ha Nội hấp, hấp thụ qua lá chuyển xuống thân, rễ
2,4-D 1,2 – 2 lít/ha Hình thành hoocmôn kích thích sinh trưởng giả
AK-480 DD 800 ml/ha Nội hấp, hấp thụ qua lá chuyển xuống thân, rễ
  • Cấu trúc lâm phần rừng cao su và rừng đối chứng: Kết quả điều tra 20 ÔTC cho thấy sự khác biệt rõ nét giữa rừng trồng thuần loài cao su và các trạng thái rừng tự nhiên:
Trạng thái rừng Mật độ N (cây/ha) D1.3 trung bình (cm) Hvn trung bình (m) Dt trung bình (m) Độ tàn che TC (%) Độ che phủ CP (%) Thảm khô TK (%)
Rừng cao su 489,6 (Cv: 1,1%) 14,19 (Cv: 49%) 6,01 - 15,5 3,69 (Cv: 16,5%) 63,4 (Cv: 10,79%) 34,2 (Cv: 40,11%) 67,8 (Cv: 21,36%)
Rừng nghèo 426,0 (Cv: 14,05%) 18,89 (Cv: 6%) 15,62 - 18,2 4,47 (Cv: 20,54%) 57,4 (Cv: 10,2%) 62,6 (Cv: 8,42%) 85,0 (Cv: 6,06%)
Rừng nghèo kiệt 496,0 (Cv: 13,27%) 15,09 (Cv: 17,65%) 8,84 - 13,5 2,29 (Cv: 13,36%) 53,8 (Cv: 7,36%) 59,2 (Cv: 13,43%) 83,4 (Cv: 5,66%)
Rừng phục hồi 604,0 (Cv: 29,5%) 6,24 - 10,5 4,41 - 7,5 1,14 (Cv: 18,85%) 44,4 (Cv: 7,1%) 44,6 (Cv: 6,2%) 81,6 (Cv: 4,8%)

Tác giả phát hiện mối liên hệ tương quan chặt chẽ giữa đường kính ngang ngực D1.3 với tuổi của rừng cao su qua hệ số xác định R² = 0,98. Về thảm mặt đất, độ che phủ tầng cây bụi dưới rừng cao su chỉ đạt 11,56% (so với 46,16% ở rừng nghèo kiệt) và thảm tươi chỉ đạt 7,96% do tập quán làm cỏ, phát dọn thực bì thường xuyên.

  • Đặc điểm chất lượng nước mặt:
    • Hàm lượng ôxy hòa tan DO trung bình trong các mẫu nước dưới rừng cao su đạt 4,45 mg/l (hệ số biến động 7,91%, sai tiêu chuẩn 0,35), trong khi dưới rừng tự nhiên đối chứng đạt 4,73 mg/l (hệ số biến động 5,30%, sai tiêu chuẩn 0,25).
    • Phân tích thống kê bằng kiểm định Levene cho thấy giả thuyết phương sai đồng nhất được chấp nhận (Sig > 0,05). Kiểm định t-Student cho kết quả mức ý nghĩa hai phía Sig. (2-tailed) = 0,11495 > 0,05, chứng minh sự khác biệt về hàm lượng ôxy hòa tan DO giữa môi trường nước mặt dưới rừng cao su và rừng tự nhiên chưa có ý nghĩa thống kê.

Chương 6: Kết luận, tồn tại và khuyến nghị

Chương này đúc kết toàn bộ kết quả đạt được về đặc điểm lâm học, thực trạng sử dụng hóa chất và các chỉ số nước mặt; thừa nhận những hạn chế về thời gian nghiên cứu và đề xuất các giải pháp kỹ thuật, chính sách nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường nước vùng hạ lưu.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại các kết quả thực nghiệm định lượng cụ thể:

  • Xác định được đặc điểm cấu trúc điển hình của rừng cao su tại khu vực Bù Gia Mập với mật độ cây duy trì ổn định (489,6 cây/ha) do tác động nhân tạo. Rừng cao su có độ tàn che tầng tán lớn (63,4%), cao hơn cả rừng nghèo (57,4%) và rừng nghèo kiệt (53,8%), nhưng độ che phủ của tầng cây bụi và thảm tươi lại thấp nhất trong các trạng thái điều tra (lần lượt là 11,56% và 7,96%), thảm khô đạt 67,8% và chịu ảnh hưởng trực tiếp từ việc đốt dọn của chủ vườn.
  • Cung cấp số liệu đo đạc thực tế về hàm lượng ôxy hòa tan DO: Nước mặt dưới rừng tự nhiên có nồng độ DO ổn định và nhỉnh hơn (4,73 mg/l so với 4,45 mg/l dưới rừng cao su). Tuy nhiên, kết quả kiểm định toán học Student (Sig = 0,11495 > 0,05) khẳng định chưa có sự sai khác mang ý nghĩa thống kê giữa hai hệ sinh thái rừng trong thời điểm khảo sát.
  • Phản ánh trung thực thực trạng canh tác: Định danh chính xác danh mục hóa chất diệt cỏ (chủ đạo là hoạt chất Glyphosate và 2,4-D) và thuốc trị nấm bệnh được đưa vào lưu vực rừng cao su qua các chu kỳ sinh trưởng, cùng thực trạng rác thải vỏ chai thuốc bảo vệ thực vật bị vứt bỏ bừa bãi sau sử dụng tại các vườn cây.
  • Đóng góp khoa học: Công trình là bước khởi đầu bổ sung nguồn dẫn liệu thực nghiệm khách quan về tác động môi trường nước của rừng trồng cao su tại vùng Đông Nam Bộ, góp phần cung cấp thêm cơ sở khoa học bên cạnh các nghiên cứu truyền thống về đất và thảm thực vật.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận một số giới hạn thực tế:

  • Phạm vi khảo sát không gian chỉ tập trung tại địa bàn xã Bù Gia Mập thuộc vùng đệm Vườn Quốc gia, quy mô mẫu nước còn hạn chế (12 mẫu đơn lẻ thu thập tại 6 ao/hồ).
  • Thời gian lấy mẫu tập trung vào nửa cuối mùa khô (tháng 5/2011), chưa bao quát được toàn diện sự biến thiên chất lượng nước giữa hai mùa mưa - khô đặc thù của miền Đông Nam Bộ, thời điểm mà lượng dòng chảy tràn mặt và rửa trôi hóa chất diễn ra mạnh mẽ nhất.
  • Hướng mở rộng nghiên cứu: Cần thiết lập hệ thống quan trắc định kỳ cả năm để theo dõi diễn biến động thái của DO, BOD5 và phân tích định lượng dư lượng tồn dư của Glyphosate và 2,4-D trong các nguồn nước mặt và nước ngầm theo từng đợt phun thuốc và các trận mưa lớn đầu mùa.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

  • Giảng viên, sinh viên và học viên cao học các ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên Rừng, Lâm học và Sinh thái học đang thực hiện các chuyên đề liên quan đến đánh giá tác động môi trường của cây công nghiệp dài ngày.
  • Cung cấp phương pháp mẫu mực về việc kết hợp giữa kỹ thuật điều tra lâm sinh truyền thống (thiết lập ô tiêu chuẩn, đo tầng cao, đo tán, tính độ che phủ thảm tươi) với kỹ thuật lấy mẫu, phân tích hóa học nước mặt và ứng dụng phần mềm SPSS chạy kiểm định t-Student trong nghiên cứu tài nguyên môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận lựa chọn những thông số nào để đánh giá chất lượng nước mặt dưới các trạng thái rừng?
Tác giả đã lựa chọn 4 thông số hóa học chính gồm: Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD5), Hàm lượng ôxy hòa tan (DO), và hai hoạt chất nông dược diệt cỏ được dùng phổ biến tại địa phương là Glyphosate và 2,4-D.

2. Hàm lượng ôxy hòa tan (DO) giữa rừng cao su và rừng tự nhiên có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê không?
Không. Giá trị DO trung bình dưới rừng cao su là 4,45 mg/l và rừng tự nhiên là 4,73 mg/l. Kết quả kiểm định t của Student cho mức ý nghĩa hai phía Sig. (2-tailed) = 0,11495 (lớn hơn 0,05), chứng tỏ sự khác biệt này chưa có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%.

3. Tại sao độ che phủ tầng cây bụi và thảm tươi dưới tán rừng cao su lại thấp hơn nhiều so với rừng tự nhiên?
Do đặc thù canh tác cây công nghiệp, người trồng cao su thường xuyên phát quang thực bì và sử dụng các loại thuốc diệt cỏ (như Glyphosan, 2,4-D) nhằm hạn chế sự cạnh tranh chất dinh dưỡng với cây cao su, khiến tầng cây bụi chỉ có độ che phủ trung bình 11,56% và thảm tươi chỉ đạt 7,96%.

4. Những loại thuốc diệt cỏ nào được người dân tại khu vực Bù Gia Mập sử dụng chủ yếu trong giai đoạn kiến thiết cơ bản?
Người dân địa phương sử dụng 3 loại thuốc trừ cỏ chủ yếu: Glyphosan 480 DD (liều 2,5 - 4 lít/ha, cơ chế nội hấp qua lá chuyển xuống rễ), 2,4-D (liều 1,2 - 2 lít/ha, cơ chế kích thích sinh trưởng giả) và AK-480 DD (liều 800 ml/ha, cơ chế nội hấp).

5. Mối quan hệ giữa đường kính thân cây (D1.3) và tuổi của cây cao su tại địa bàn nghiên cứu được thể hiện như thế nào?
Phân tích tương quan hồi quy giữa đường kính D1.3 và tuổi rừng cao su cho hệ số xác định R² = 0,98. Điều này chứng minh tồn tại mối quan hệ tương quan rất chặt chẽ, cho phép ước tính chính xác đường kính thân cây dựa theo số năm tuổi của rừng trồng.

Kết luận

Khóa luận của sinh viên Vũ Thanh Tùng đã cung cấp bức tranh thực nghiệm chi tiết về cấu trúc lâm phần và hiện trạng chất lượng nước mặt dưới rừng trồng cao su tại Vườn Quốc gia Bù Gia Mập, tỉnh Bình Phước. Kết quả phân tích cho thấy rừng cao su có độ tàn che tầng cao lớn nhưng thảm thực bì tầng dưới bị suy giảm mạnh do hoạt động quản lý làm cỏ và sử dụng nông dược diệt cỏ thường xuyên. Về mặt hóa học nước mặt, chỉ số ôxy hòa tan (DO) dưới rừng cao su (4,45 mg/l) thấp hơn rừng tự nhiên (4,73 mg/l) nhưng chưa thể hiện sai khác mang ý nghĩa thống kê qua kiểm định Student. Công trình đóng góp cơ sở dữ liệu thực địa ban đầu quan trọng, làm tiền đề cho việc xây dựng các biện pháp lâm sinh và kiểm soát hóa chất nông nghiệp bền vững tại các vùng trồng cao su đầu nguồn.