CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu 1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Qua một số nghiên cứu trên thế giới cho thấy các nước có mỏ khai thác khoáng sản, đặc biệt là khai thác than đã và đang rất quan tâm đến các vấn đề trồ ng loài cây gì, trồng bằng biện pháp nào, cũng như cải tạo đất ở các bãi thải ra sao để nhanh chóng phủ xanh các bãi thải của những khu vực khai thác khoáng sản, khôi phục, hoàn trả lại hệ thực vật rừng ban đầu.
Kết quả nghiên cứu cho thấy: Ở Mỹ, các nhà khoa học đã tiến hành trồng thí nghiệm 07 loài cây bụi và cây rừng bao gồm Cây tân bì, ô lưu Nga, Silver buffaloberry, Siberian peashrub, mận Mỹ, Ponderosa pine và loài bách xù tại bãi thải ở các mỏ than thuộc vùng đông bắc bang Wyoming nước Mỹ. Kết quả nghiên cứu cho thấy: + Tỷ lệ sống sót của cây trồng được tưới nước cao hơn cây không được tưới nước khoảng 14% trong mùa thu năm đầu tiên. Trong mùa đông thì cây được tưới nước có tỷ lệ sống sót cao hơn cây không được tưới nước tới 30%. Hai năm sau khi ngừng tưới nước các loài cây có quả hình nón chết một nửa, trong khi đó loài cây tân bì chỉ chết có 20%, cây ô lưu Nga, Silver buffaloberry, Siberian peashrub và mận Mỹ không chết cây nào.
+ Các loài cây rễ trần càng về sau càng phát triển kém, tỷ lệ cây chết c àng cao. Trong các loài cây đã trồng có cây tân bì là có tỷ lệ sống sót cao nhất và phát triển khá nhất. Các loài cây như Ponderosa pine, Silver buffaloberry, Siberian peashrub và mận Mỹ phát triển rất kém trong thời gian mới trồng, tỷ lệ cây chết cao nhất trong năm đầu tiên [ 42]. Những năm gần đây, công trình nghiên cứu phát triển công nghệ thực vật để xử lý đất bị ô nhiễm cũng đã được thiết lập ở Trung Quốc.
Chen và cộng sự đã thành công với các mô hình xử lý đất bị ô nhiễm As bằng loài dương xỉ siêu tích tụ Peteris vittata [45], [46]. Lê Thị Nguyên – K18CHKHMT 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu trồng cỏ trên đất bãi thải bằng biện pháp gieo hạt giống của 29 loài cỏ lâu năm và 2 loài cỏ hai năm trên bãi thải của mỏ than ở hạt Dickinson. Kết quả quan sát và nghiên cứu trong hai năm cho thấy một số lo ài khi trồng bằng biện pháp gieo hạt phát triển rất nhanh đó là: Cỏ 3 lá trắng, cam thảo rừng, cây bông tai lá dài. Một số loài phát triển chậm hơn nhưng vẫn ở mức đạt yêu cầu là cúc tây, bông tai xanh, cỏ 3 lá tím, sao đêm.
Các loài khác phát triển chậm h oặc không nảy mầm được do đó, không thể thích hợp với biện pháp gieo hạt trực tiếp. Đối với 29 giống cỏ được gieo hạt trực tiếp, quá trình nảy mầm diễn ra trong một thời gian khá dài, 23 giống cỏ có hạt nảy mầm trong vòng 120 ngày, 6 giống cỏ không nảy mầm khi gieo hạt trên đất bãi thải của mỏ than gồm các loại cỏ như: Penstemon angustifolius, Solidago rigida, Helianthus rinidus, Campanula rotundifolia, Suaeda fruticosa và Lygodesmia juncea. Một số giống cỏ khác cho kết quả nảy mầm đạt yêu cầu. Một số giống cỏ qua nghiên cứu cho thấy triển vọng khá thích nghi với biện pháp gieo hạt trực tiếp trên các bãi thải của mỏ than đó là: Petalostemum candidum, Ratibida columnifera, Glveyrrhiza lepidota, Liatris punctada và Astragalus ceramicus [43].
Mỏ than lộ thiên Hunter Valey – Ôxtrâylia: thực hiện sự kết hợp giữa công tác cải tạo hoàn thổ môi trường ngay từ bước lập dự án đầu tư. Với kế hoạch này đã đem đến thành công và bài học kinh nghiệm cho các dự án khai thác mỏ khác. Mỏ đã mua một vùng đất đệm có giá trị ở xung quanh mỏ và duy trì canh tác ở đó, thường là trong sự kết hợp với các chủ đất truyền thống. Điều này mang lại sự tín nhiệm từ phía cộng đồng dân cư đồng thời tích luỹ những kinh nghiệm về kỹ thuật canh tác của địa phương để sau này có thể áp dụng vào v iệc sử dụng các vùng đất hoàn thổ cho sản xuất.
Mỏ là người tiên phong trong ngành công nghiệp khai thác than với các kỹ thuật gieo mầm trực tiếp. Mỏ đã sử dụng kỹ thuật gieo mầm trực tiếp các loại cỏ, cây họ đậu nhiều loại cây bản địa vào vật liệu thải ra khi rửa than mà trước đây được xem như một sản phẩm thải. Vật liệu thải ra ở dạng thô có thể được sử dụng thay thế lớp đất mặt hỗ trợ sự nảy mầm của các mầm cây [37]. Lê Thị Nguyên – K18CHKHMT 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.
Tình hình nghiên cứu trong nước Ở nước ta có một số công trình nghiên cứu về côn g tác cải tạo, phục hồi bãi thải khai thác than và khoáng sản như các công trình nghiên cứu và một số bài báo đã đăng tải. Theo kết quả nghiên cứu của TS. Trần Minh Đản về thí nghiệm gây trồng thảm thực vật trên bãi thải bờ mỏ lộ thiên đã ngừng hoạt động, như sau: - Mùa xuân 1973 đã có thí nghiệm trồng dảnh Lecon trên sườn dốc bãi thải của Mỏ Vàng danh, Hà tu, sau 6 tháng cây trồng đã xanh tốt và bắt đầu phát triển. - Năm 1974 tiến hành thí nghiệm gieo trồng Le trên bãi thải đã ngừng hoạt động của mỏ than Hà tu, sau 2- 3 tháng hạt Le đã nảy mầm, một năm sau cây Le cao 20 -30 cm, phát triển tương đối tốt.
Từ đó tác giả đưa ra kết luận sau: - Phục hồi thảm thực vật trên các bãi thải mỏ lộ thiên là biện pháp cấp thiết, hiệu quả và triệt để nhất để bảo vệ môi t rường trong khu vực. - Khai thác than ở vùng mỏ Hòn gai, Cẩm phả đã và sẽ chiếm phá những diện tích đất đai rộng lớn của nông lâm nghiệp, phá hoại các đường giao thông, công trình xây dựng lân cận, phá hoại môi trường sống khu vực lân cận vùng mỏ. Những tác hại này ngày càng phát triển đến mức độ trầm trọng. Vấn đề phục hồi thảm thực vật trên các bãi thải đất đá mỏ ngày nay càng trở lên cấp thiết [ 13].
Lê Thị Nguyên – K18CHKHMT 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Qua kết quả nghiên cứu trồng một số loài cây gỗ: Keo lá tràm, keo tai tượng, thông mã vĩ, thông đuôi ngựa và Phi lao trên bãi thải của Mỏ than Cao sơn. Những loài cây trên có khả năng sống và sinh trưởng được trong giai đoạn tuổi nhỏ trên bãi thải khai thác than. Tuy nhiên đối tượng nghiên cứu đặt ra ở đây là các bãi thải mỏ đã ổn định, trên đó các loài lau , le, chít. đã mọc dày, độ che phủ đạt 60 -70 %, trên các bãi thải như vậy mức độ nguy hiểm đã không còn lớn nữa.
Mặt khác các loài cây đưa vào trồng thí nghiệm mới chỉ giới hạn ở một số loài cây gỗ, chưa có các loài cây tạo thảm thực vật dưới bề mặt đất. Thời gian theo dõi sinh trưởng, phát triển của cây trồng thí nghiệm còn ngắn (12 tháng) nên mới chỉ đưa ra được kết luận ở giai đoạn tuổi nhỏ, chưa đủ cơ sở để đánh giá loài cây nào có khả năng tạo rừng khép tán mà chỉ đến khi rừng khép tán thì cây mới p hát huy được tác dụng phòng hộ của nó [ 6]. Theo kết quả nghiên cứu tại các mỏ than Vùng Đông Bắc, tác giả nêu ra kết luận như sau: - Thực vật tự nhiên trên bãi thải được phục hồi theo 3 giai đoạn: cây cỏ, cây bụi và cây gỗ nhỏ. Tuy nhiên sự phục hồi này yêu cầu thời gian dài từ 20 -30 năm và cũng chỉ xuất hiện ở những bãi thải có điều kiện thuận lợi.
- Những loài cây sau đây có khả năng nhanh chóng phủ xanh bãi thải cấp 1 nhằm hạn chế sự xói mòn, rửa trôi và ngoài ra còn có tác dụng cải tạo đất. Cốt khí Tephrosia candida, Sắn dây dại Pueraria montana (Lour) Merr, Bìm bìm Impomaea mauritana Jacp. - Những loài cây gỗ có khả năng sống và sinh trưởng được trên bãi thải cấp 2 là: Thông Nhựa Pinus merkussi J, Thông Đuôi ngựa Pinus massoniana Lamb, Keo tai tượng Acasia mangium, Keo lá tràm Acasia auriculiformis, Phi lao Casuariana equisetifolia, Tràm lá dài Melaleuca leucadendra L. - Mô hình trồng các loài cây trên bãi thải cấp 2, sau 2 – 3 năm tuổi sinh trưởng phát triển trung bình, tương đối đồng đều, khả năng phân hoá về đường kính và chiều cao chưa xảy ra mạnh mẽ [ 19].
Lê Thị Nguyên – K18CHKHMT 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Khái quát về một số loài thực vật cải tạo, phục hồi môi trường 1. Le Oxytenanthera albociliata Munro. Đặc điểm hình thái: Tre nhỏ, có thân mọc thành búi dày đặc, thân không đứng thằng , lóng dài 15- 35cm, to 1,5-2,5cm.
Lá hình dải - ngọn giáo, tròn ở gốc thành một cuống ngắn, thon hẹp thành mũi dạng lông tơ, dài 15-20cm, rộng 2-2,5cm. Cụm hoa thành chuỳ hẹp, rộng, trải ra, có nhánh mảnh, với lông nhỏ xếp 10-20 cái thành ngũ. Quả (dĩnh) thóc kéo dài, gần hình trụ, nhọn mũi, có mỏ, nhẵn. Phân bố và sinh thái: Việt Nam, Campuchia, Lào, Thái Lan và Ấn Độ.
Ở nước ta, Le mọc rất nhiều ở những vùng đất trống bỏ hoang, phát triển và sinh trưởng tốt, chịu được đất nghèo xấu, tỷ lệ đá lẫn nhiều. L e có công dụng: chống xói mòn, mọc và lan nhanh [ 16], [40]. Chít (đót) Thysanolaena maxima Roxb Đặc điểm hình thái: Cây 1,5-3,5m cao, thẳng, gỗ. Lá lưỡi phẳng, 30 -60cm chiều dài, 2,5-5cm chiều rộng, rộng rãi hình mũi mác, không có lông ở cả hai mặt; lá bó mịn; ngắn cứng nhắc, khoảng 2mm chiều dài.
Bông dài 30 -60cm, các chi nhánh chủ yếu là thẳng, thẳng đứng, hay phụ dựng lên. Bông con hình mũi mác, dài 1,2 -1,8mm, mày 0,5-0,8mm dài, hình trứng, bán cấp tiểu tròn, nhẵn, màu mỡ bên lề với các sợi lông lên đến 0,5mm dài. Phân bố và sinh thái: Pakistan (Punjab & Kashmir); khắp Ấn Độ về phía đông tới khu vực Đông Nam Á. Chít mọc rất khỏe, sinh trưởng và phát triển nhanh.
Có khả nảng tái sinh rất mạnh, chịu được khô hạn [ 16], [40]. Thông hai lá (Thông nhựa) Pinus merkusii Jung.et De Vriese. 1845 Đặc điểm hình thái: Lê Thị Nguyên – K18CHKHMT 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Cây gỗ lớn cao 30 -35m, đường kính 60-80cm, chiều cao dưới cành 15 -20 (- 25)m, đường kính thân 40-50 (-70)cm chiều cao dưới cành. Vỏ dày mầu nâu xám phía gốc, màu đỏ nhạt ở phía trên.