Tổng quan nghiên cứu

Vườn Quốc gia Phú Quốc (VQG Phú Quốc) là một trong những khu bảo tồn sinh thái quan trọng của Việt Nam với diện tích hơn 31.422 ha, trong đó vùng đệm chiếm khoảng 6.144 ha vùng đệm bờ và 20.000 ha vùng đệm biển. Được UNESCO công nhận là khu dự trữ sinh quyển thế giới từ năm 2010, VQG Phú Quốc chứa đựng sự đa dạng sinh học phong phú và hệ sinh thái rừng nhiệt đới hải đảo đặc sắc. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, chất lượng đất rừng tại vùng đệm đang chịu nhiều áp lực từ các hoạt động dân sinh như trồng cây lấn chiếm rừng, khai thác đất nông nghiệp và nguy cơ cháy rừng cao.

Nghiên cứu tập trung vào đánh giá đặc điểm chất lượng đất ở hai dạng lập địa phổ biến tại vùng đệm VQG Phú Quốc: rừng núi đất tại xã Cửa Cạn và rừng đất cát tại xã Bãi Thơm. Mục tiêu chính là đánh giá hiện trạng chất lượng đất dựa trên các thông số lý, hóa cơ bản và chỉ số chất lượng đất (SQI), từ đó đề xuất các giải pháp quản lý bền vững đất rừng phù hợp với từng điều kiện lập địa. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn tại hai xã phía Bắc đảo Phú Quốc, nơi có diện tích rừng lớn và đa dạng trạng thái che phủ rừng, nhằm cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ công tác bảo tồn và phát triển bền vững VQG Phú Quốc.

Việc đánh giá chất lượng đất dựa trên các chỉ số dinh dưỡng đa lượng, độ xốp, dung trọng và các yếu tố vi lượng có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì năng suất rừng, bảo vệ hệ sinh thái và nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên đất tại vùng đệm. Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ các vấn đề ưu tiên cần xử lý, đồng thời hỗ trợ xây dựng các chính sách quản lý đất rừng phù hợp với điều kiện sinh thái đặc thù của VQG Phú Quốc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về chất lượng đất và điều kiện lập địa trong quản lý tài nguyên môi trường. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  1. Lý thuyết chất lượng đất (Soil Quality Theory): Được định nghĩa là khả năng của đất trong việc duy trì năng suất cây trồng, bảo vệ môi trường và hỗ trợ hệ sinh thái. Chất lượng đất được đánh giá qua các chỉ số vật lý, hóa học và sinh học, trong đó chỉ số SQI (Soil Quality Index) là công cụ tổng hợp phổ biến để đánh giá sức khỏe đất.

  2. Lý thuyết điều kiện lập địa (Site Condition Theory): Lập địa là tập hợp các điều kiện tự nhiên của nơi sinh trưởng cây trồng, bao gồm địa hình, thành phần đất, khí hậu và thủy văn. Việc phân loại lập địa giúp xác định các dạng rừng khác nhau và ảnh hưởng đến năng suất, sinh trưởng của rừng.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: dung trọng đất, độ xốp, hàm lượng dinh dưỡng đa lượng (N, P, K), pH đất, các nguyên tố vi lượng (Na, Mg, Al, Fe), và chỉ số SQI. Ngoài ra, khái niệm vùng đệm được hiểu là khu vực nằm ngoài ranh giới khu bảo tồn, có vai trò hỗ trợ bảo tồn và hạn chế tác động tiêu cực từ bên ngoài.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa điều tra thực địa, lấy mẫu đất, phân tích mẫu và xử lý số liệu thống kê. Cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Tổng hợp số liệu từ dự án đánh giá hiện trạng môi trường đất tại VQG Phú Quốc, kết hợp với 64 mẫu đất được lấy bổ sung tại hai dạng lập địa (rừng núi đất tại Cửa Cạn và rừng đất cát tại Bãi Thơm) ở hai tầng đất (0-20 cm và dưới 20 cm) và ba trạng thái che phủ rừng (chưa phục hồi, đang phục hồi, thành thục).

  • Phương pháp lấy mẫu: Lấy mẫu ngẫu nhiên có hệ thống, 16 mẫu mỗi lập địa, tổng cộng 64 mẫu, đảm bảo đại diện cho các điều kiện lập địa và trạng thái rừng.

  • Phân tích mẫu đất: Thực hiện tại Trung tâm Tài nguyên đất và Môi trường, sử dụng các phương pháp tiêu chuẩn TCVN để xác định các chỉ tiêu vật lý (dung trọng, độ xốp), hóa học (pH, tổng N, P, K, các nguyên tố vi lượng) và sinh học.

  • Phương pháp xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm Excel 2010 và JMP để phân tích thống kê, kiểm định ANOVA nhằm xác định sự khác biệt giữa các nhóm mẫu theo lập địa, tầng đất và trạng thái rừng.

  • Đánh giá chất lượng đất: Áp dụng chỉ số SQI dựa trên 19 thông số vật lý và hóa học theo tiêu chuẩn FIA (Forest Inventory and Analysis) của USDA, tính toán tổng SQI và biểu thị dưới dạng phần trăm để so sánh chất lượng đất giữa các điều kiện lập địa.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và phân tích được thực hiện trong hai đợt, một vào mùa khô (tháng 1/2023) và một vào đầu mùa mưa (tháng 4/2023), nhằm phản ánh sự biến động theo mùa của các chỉ tiêu đất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chất lượng đất theo dạng lập địa: Đất tại lập địa rừng núi đất (Cửa Cạn) có chất lượng tốt hơn so với đất tại lập địa rừng đất cát (Bãi Thơm). Dung trọng đất tại Bãi Thơm trung bình khoảng 1,50 g/cm³, cao hơn so với Cửa Cạn (khoảng 1,34 g/cm³), phản ánh đất cát có cấu trúc rắn chắc hơn và ít chất hữu cơ hơn. Độ xốp đất tại Cửa Cạn cao hơn đáng kể so với Bãi Thơm, cho thấy đất núi đất có khả năng giữ nước và không khí tốt hơn.

  2. Biến động theo tầng đất và trạng thái rừng: Chất lượng đất giảm theo chiều sâu, với tầng đất mặt (0-20 cm) có hàm lượng hữu cơ và dinh dưỡng cao hơn tầng sâu. Độ xốp và hàm lượng chất hữu cơ tăng dần theo quá trình phục hồi rừng, từ rừng chưa phục hồi đến rừng thành thục. Ví dụ, hàm lượng tổng N trung bình tại Cửa Cạn là 0,14%, cao hơn Bãi Thơm (0,118%), và giảm theo chiều sâu.

  3. Thông số dinh dưỡng đa lượng: Hàm lượng photpho dễ tiêu (Olsen-P) trung bình ở cả hai lập địa dao động quanh mức 13,4 mg/kg, thuộc mức trung bình đến nghèo, không có sự khác biệt đáng kể giữa các tầng đất và trạng thái rừng. Kali trao đổi trung bình khoảng 56 mg/kg, được đánh giá là thấp, tuy nhiên có xu hướng tăng theo độ che phủ rừng.

  4. Chỉ số SQI: Tổng chỉ số SQI tại lập địa rừng núi đất cao hơn so với rừng đất cát, phản ánh sự khác biệt về điều kiện sinh thái và khả năng duy trì chất lượng đất. SQI giảm theo chiều sâu và tăng theo tỷ lệ che phủ rừng, cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa thảm thực vật và sức khỏe đất.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt chất lượng đất giữa hai dạng lập địa là do thành phần cơ giới và cấu trúc đất. Đất cát tại Bãi Thơm có cấu trúc thô, hàm lượng hữu cơ thấp và dung trọng cao, làm giảm khả năng giữ nước và dinh dưỡng, ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cây rừng. Ngược lại, đất núi đất tại Cửa Cạn có cấu trúc mịn hơn, độ xốp cao và hàm lượng hữu cơ tốt hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng thực vật.

Kết quả phù hợp với các nghiên cứu quốc tế và trong nước về ảnh hưởng của điều kiện lập địa đến chất lượng đất và sinh trưởng rừng. Ví dụ, các nghiên cứu tại Mỹ và châu Âu cũng chỉ ra rằng đất có hàm lượng hữu cơ cao và độ xốp tốt sẽ hỗ trợ sinh trưởng cây trồng hiệu quả hơn. Ngoài ra, sự suy giảm chất lượng đất theo chiều sâu và sự cải thiện theo tỷ lệ che phủ rừng phản ánh vai trò quan trọng của thảm thực vật trong việc duy trì cân bằng sinh thái đất.

Tình trạng xâm lấn đất rừng, trồng cây lấn chiếm và nguy cơ cháy rừng tại vùng đệm VQG Phú Quốc là những thách thức lớn, làm giảm chất lượng đất và đẩy nhanh quá trình suy thoái hệ sinh thái. Việc phát hiện các chất độc như Al³⁺ và Fe²⁺ trong đất có phản ứng chua cho thấy sự suy giảm năng lượng hữu cơ và ảnh hưởng tiêu cực đến vi sinh vật đất, làm giảm khả năng phục hồi đất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh dung trọng, độ xốp, hàm lượng dinh dưỡng và SQI giữa hai lập địa, cũng như bảng thống kê trung bình, min, max và độ lệch chuẩn của các chỉ tiêu phân tích, giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt và xu hướng biến động.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường bảo vệ diện tích rừng tự nhiên: Áp dụng các chương trình quản lý rừng bền vững nhằm bảo vệ nghiêm ngặt diện tích rừng tự nhiên hiện có, đặc biệt tại các lập địa rừng núi đất và đất cát. Chủ thể thực hiện là Ban Quản lý VQG Phú Quốc, với mục tiêu duy trì và nâng cao chất lượng đất trong vòng 3-5 năm tới.

  2. Phát triển mô hình nông-lâm kết hợp: Khuyến khích diện tích nông-lâm kết hợp tối thiểu 0,5 ha tại các phân khu phục hồi sinh thái, nhằm cải thiện chất lượng đất và tăng cường đa dạng sinh học. Các hộ dân và tổ chức nông-lâm nghiệp địa phương cần phối hợp triển khai trong 2-3 năm.

  3. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Thực hiện các chiến dịch truyền thông về sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên đất và phục hồi hệ sinh thái bị suy thoái. Mục tiêu là giảm thiểu các hoạt động xâm lấn đất rừng và nâng cao trách nhiệm bảo vệ môi trường. Chủ thể là các cơ quan quản lý địa phương và tổ chức phi chính phủ, triển khai liên tục trong 5 năm.

  4. Giám sát và kiểm soát hoạt động dân sinh: Tăng cường kiểm tra, xử lý nghiêm các hành vi trồng cây lấn chiếm rừng, khai thác đất trái phép và các nguyên nhân gây cháy rừng. Sử dụng công nghệ GIS để cập nhật và quản lý thông tin đất đai nhanh chóng, chính xác. Ban Quản lý VQG phối hợp với chính quyền địa phương thực hiện trong vòng 1-2 năm.

  5. Bổ sung dinh dưỡng cho đất rừng: Trong quá trình phục hồi rừng, cần bổ sung các nguyên tố đa lượng và vi lượng thiết yếu như Na, K, Mg để cải thiện chất lượng đất, hỗ trợ sinh trưởng cây rừng. Các chương trình nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật cải tạo đất nên được triển khai bởi các viện nghiên cứu và đơn vị quản lý rừng trong 3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và cán bộ Ban Quản lý Vườn Quốc gia Phú Quốc: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách quản lý đất rừng bền vững, hỗ trợ công tác bảo tồn và phát triển hệ sinh thái rừng tại vùng đệm.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường: Tài liệu tham khảo hữu ích về phương pháp đánh giá chất lượng đất, ứng dụng chỉ số SQI và phân tích điều kiện lập địa trong nghiên cứu môi trường rừng.

  3. Cơ quan quản lý đất đai và quy hoạch phát triển nông-lâm nghiệp: Thông tin về đặc điểm đất đai và các giải pháp quản lý đất rừng giúp hỗ trợ công tác quy hoạch sử dụng đất hợp lý, phát triển nông-lâm kết hợp bền vững.

  4. Cộng đồng dân cư và các tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ môi trường: Luận văn cung cấp dữ liệu và kiến thức để nâng cao nhận thức, thúc đẩy các hoạt động bảo vệ đất rừng và phát triển sinh kế bền vững tại vùng đệm VQG Phú Quốc.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chỉ số SQI là gì và tại sao quan trọng trong đánh giá chất lượng đất?
    Chỉ số SQI (Soil Quality Index) là thước đo tổng hợp các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học của đất để đánh giá sức khỏe đất. SQI giúp xác định mức độ phù hợp của đất cho sinh trưởng cây trồng và khả năng duy trì hệ sinh thái, từ đó hỗ trợ quản lý đất hiệu quả.

  2. Tại sao chất lượng đất ở lập địa rừng núi đất tốt hơn rừng đất cát?
    Đất núi đất có cấu trúc mịn, độ xốp cao và hàm lượng hữu cơ lớn hơn, giúp giữ nước và dinh dưỡng tốt hơn. Trong khi đó, đất cát có cấu trúc thô, dung trọng cao và ít chất hữu cơ, làm giảm khả năng giữ nước và dinh dưỡng, ảnh hưởng tiêu cực đến cây trồng.

  3. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến sự biến động chất lượng đất theo chiều sâu?
    Hàm lượng hữu cơ và dinh dưỡng thường giảm theo chiều sâu do sự phân bố chủ yếu của vật chất hữu cơ ở tầng mặt. Ngoài ra, sự nén chặt của đất ở tầng sâu cũng làm giảm độ xốp và khả năng trao đổi chất của đất.

  4. Làm thế nào để hạn chế tác động tiêu cực của hoạt động dân sinh đến đất rừng?
    Cần tăng cường quản lý, kiểm soát các hoạt động trồng cây lấn chiếm, khai thác đất trái phép và cháy rừng. Đồng thời, nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ tài nguyên đất và phát triển các mô hình sinh kế bền vững.

  5. Vai trò của vùng đệm trong bảo vệ Vườn Quốc gia Phú Quốc là gì?
    Vùng đệm giúp giảm thiểu các tác động tiêu cực từ bên ngoài vào vùng lõi bảo tồn, hỗ trợ bảo vệ hệ sinh thái rừng. Đồng thời, vùng đệm tạo điều kiện phát triển sinh kế cho cộng đồng địa phương thông qua các hoạt động nông-lâm-ngư nghiệp bền vững và du lịch sinh thái.

Kết luận

  • Đất rừng tại lập địa núi đất ở Cửa Cạn có chất lượng tốt hơn so với đất cát ở Bãi Thơm, thể hiện qua các chỉ số dung trọng, độ xốp và hàm lượng dinh dưỡng đa lượng.
  • Chất lượng đất giảm theo chiều sâu và tăng theo tỷ lệ che phủ rừng, phản ánh vai trò quan trọng của thảm thực vật trong duy trì sức khỏe đất.
  • VQG Phú Quốc đang đối mặt với các thách thức nghiêm trọng như xâm lấn đất rừng, nguy cơ cháy rừng và suy giảm chất lượng đất do hoạt động dân sinh.
  • Các giải pháp quản lý bền vững bao gồm bảo vệ nghiêm ngặt rừng tự nhiên, phát triển mô hình nông-lâm kết hợp, tuyên truyền nâng cao nhận thức và kiểm soát hoạt động dân sinh cần được triển khai đồng bộ.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực tiễn hỗ trợ công tác quản lý tài nguyên đất và bảo tồn sinh thái tại vùng đệm VQG Phú Quốc, góp phần phát triển bền vững khu bảo tồn trong giai đoạn tiếp theo.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan quản lý và cộng đồng địa phương áp dụng các giải pháp đề xuất, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng để cập nhật và hoàn thiện dữ liệu quản lý đất rừng tại VQG Phú Quốc.