Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ Sinh thái học (mã số: 62.20) của tác giả Vũ Thị Thanh Hương, với đề tài "Nghiên cứu đặc điểm thảm thực vật thoái hóa và một số mô hình rừng trồng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh", được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Thế Hưng và TS. Lê Đồng Tấn, hoàn thành và bảo vệ năm 2017.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu và hiện tượng nước biển dâng xuất phát từ sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển, trong đó CO₂ đóng vai trò chủ đạo. Thảm thực vật rừng có chức năng lưu giữ và tích lũy cacbon, góp phần giảm thiểu tác động của hiện tượng ấm lên toàn cầu. Tại tỉnh Quảng Ninh, hơn 80% diện tích tự nhiên là đồi núi, đất lâm nghiệp chiếm phần lớn diện tích nhưng đang đối mặt với tình trạng suy thoái rừng, xói mòn đất và suy giảm chất lượng nguồn nước. Hầu hết các dự án trồng rừng tại địa phương thời gian qua tập trung chủ yếu vào các loài cây sinh trưởng nhanh như keo và bạch đàn.

Tại thành phố Cẩm Phả – khu vực có địa hình đồi núi kết hợp với hoạt động khai thác than công nghiệp quy mô lớn – toàn bộ diện tích đất lâm nghiệp hiện nay là thảm thực vật thoái hóa ở các trạng thái khác nhau. Trước khi luận án được triển khai, ngoại trừ công trình của Nguyễn Thế Hưng và Hoàng Hải Âu (2010) nghiên cứu về cấu trúc và tái sinh của cây gỗ trong thảm cây bụi hình thành sau khai thác than, chưa có công trình nào đánh giá một cách toàn diện, có hệ thống về đặc điểm thảm thực vật thoái hóa, đặc tính lý hóa học của đất, khả năng phòng hộ (giữ nước, chống xói mòn, tích lũy cacbon) và các mô hình rừng trồng tại thành phố Cẩm Phả.

Mục tiêu nghiên cứu

  • Mục tiêu chung: Nghiên cứu, xác định hiện trạng, những đặc trưng cơ bản của thảm thực vật thoái hóa và một số loại rừng trồng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, làm cơ sở cho việc sử dụng, bảo vệ và phát triển thảm thực vật, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Đánh giá được hiện trạng thảm thực vật thoái hóa ở vùng nghiên cứu thông qua việc phân tích một số đặc trưng cơ bản: Hình thái, cấu trúc, thành phần thực vật (thành phần loài và thành phần kiểu dạng sống), khả năng tái sinh của thảm thực vật, đặc tính lý, hóa của đất.
    2. Đánh giá được vai trò phòng hộ và bảo vệ môi trường (khả năng giữ nước, khả năng bảo vệ đất, chống xói mòn, khả năng tích lũy cacbon) của các kiểu thảm thực vật tự nhiên và một số loại rừng trồng ở vùng nghiên cứu.
    3. Đề xuất được một số giải pháp sử dụng, bảo vệ và phát triển thảm thực vật tự nhiên, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội và môi trường.

Giả thuyết khoa học và luận điểm bảo vệ

  • Giả thuyết khoa học: Trên cơ sở các đặc điểm về cấu trúc, hình thái, thành phần loài, thành phần kiểu dạng sống, khả năng phục hồi, đặc tính lý, hóa học của đất và khả năng bảo vệ môi trường của các kiểu thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, có thể đề xuất được các giải pháp hợp lý để bảo tồn, phát triển các thảm thực vật một cách bền vững.
  • Luận điểm bảo vệ 1: Với nguồn gốc và mức độ thoái hóa khác nhau, các kiểu thảm thực vật thoái hóa ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh có sự phân hóa về đặc điểm hình thái cấu trúc, thành phần loài, thành phần kiểu dạng sống, khả năng tái sinh và đặc tính lý, hóa của đất.
  • Luận điểm bảo vệ 2: Khả năng bảo vệ môi trường của các kiểu thảm thực vật thoái hóa và các loại rừng trồng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh phụ thuộc vào nhiều yếu tố (độ che phủ, cấu trúc tầng tán của thảm thực vật, mật độ, tuổi, loài cây trồng…).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu:
    • 04 kiểu thảm thực vật tự nhiên thoái hóa: Rừng non phục hồi sau nương rẫy (Rừng IIA), thảm cây bụi có cây gỗ mọc rải rác sau khai thác và sau nương rẫy (Thảm cây bụi IC), thảm cây bụi thuần túy không có cây gỗ tái sinh sau khai thác và sau nương rẫy (Thảm cây bụi IA), thảm cỏ cao sau canh tác nương rẫy.
    • Các mô hình rừng trồng trên nền đất thảm cây bụi: Keo tai tượng (Acacia mangium), Bạch đàn (Eucalyptus camaldulensis), Thông (Pinus caribaea var. hondurensis và Pinus elliottii).
  • Phạm vi không gian: Các phường Mông Dương, Quang Hanh, Cẩm Phú và xã Dương Huy thuộc địa bàn thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh.
  • Phạm vi thời gian: Thu thập mẫu thực vật năm 2012; thiết lập các ô định vị đo đếm sinh khối định kỳ 2 lần/năm (tháng 6 và tháng 12) liên tục trong giai đoạn 2012 – 2015; thu mẫu phân tích đất vào tháng 11 – 12.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu chính được điểm luận

Tác giả đã tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước theo 5 nhóm nội dung chính:

                               CÁC HƯỚNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Phân loại & cấu   Tái sinh & phục         Sinh khối &            Đặc tính đất &    Kỹ thuật, điều tra
trúc thảm thực    hồi rừng                tích lũy cacbon        chống xói mòn     & quy hoạch rừng
vật               (Richards, Xannikov,    (Whitaker, Brown,      (Wischmeier,      trồng (Lâm Công Định,
(UNESCO, Thái     Viện ĐTQH Rừng,         IPCC, JIFPRO,          Zakharôp, Thái    Trần Hợp, Võ Đại
Văn Trừng, v.v.)  Lê Đồng Tấn, v.v.)      Võ Đại Hải, v.v.)      Phiên, v.v.)      Hải, v.v.)
  1. Phân loại và cấu trúc thảm thực vật: Điểm lại các trường phái phân loại thảm thực vật quốc tế như Sucasốp, Caiande, Braun-Blanquet (1928), Bear (1944) và khung phân loại của UNESCO (1973). Tại Việt Nam, tác giả lược khảo hệ thống của Loeschau (1962), Trần Ngũ Phương (1970), Thái Văn Trừng (1978), Phan Kế Lộc (1985), Võ Đại Hải (1996), Trần Văn Thụy (1996), Trần Đình Lý (2006) và Nguyễn Thế Hưng (2003). Về cấu trúc, luận án điểm các nghiên cứu của Richards (1952), Vidal (1960), Drude (1913), Nguyễn Bá Thụ (1995), Nguyễn Nghĩa Thìn (2004, 2006), Phùng Văn Phê và cộng sự (2008).
  2. Nghiên cứu tái sinh và phục hồi rừng: Khảo cứu lý thuyết diễn thế của Richards P.W (1964), Xannikov (1967), các báo cáo chuyên đề của Viện Điều tra và Quy hoạch rừng (1962 – 1967), công trình của Vũ Tiến Hinh (1991), Đỗ Đình Sâm và cs (2001), Lê Đồng Tấn (1999), Lê Ngọc Công (2004), Ma Thị Ngọc Mai (2007), Từ Thị Lan Hương (2010).
  3. Nghiên cứu sinh khối, năng suất và khả năng tích lũy cacbon: Trình bày các phương pháp đánh giá của Whitaker (1971), Odum (1971), Lieth (1964), hướng dẫn của IPCC (2000, 2003), phương pháp của tổ chức JIFPRO/GS. Morikawa; các công trình của Brown (1991, 1996), Rodel D. Lasco (2002), ICRAF (2001). Ở Việt Nam, tác giả tổng hợp công trình của Hoàng Xuân Tý (2004), Võ Đại Hải và cs (2009), Ngô Đình Quế và cs (2008), Vũ Tấn Phương (2006), Đặng Thịnh Triều (2010), Nguyễn Văn Dũng (2005).
  4. Nghiên cứu đất đai, tác động của thảm thực vật và xói mòn đất: Điểm cứu các công trình nghiên cứu đất đồi núi của Richards (1948, 1954), Hoàng Xuân Tý (1988, 1994), Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên (1996, 1999, 2002), Lê Huy Bá (2007). Về xói mòn đất, lược khảo phương trình xói mòn đất phổ quát (USLE) của Wischmeier W., công trình của P. Zakharôp (1981), Lương Văn Thanh (2006), Đỗ Duy Phái và cs (2006), Vũ Thanh Te và cs (2005). Các nghiên cứu thổ nhưỡng tại Quảng Ninh gồm Ngô Nhật Tiến (1965, 1988), Phạm Huy Lương và Trần Chính Nghĩa (1972).
  5. Nghiên cứu trồng rừng, điều tra và quy hoạch: Điểm các công trình của Lâm Công Định (1963, 1992, 1996), Trần Hợp và Hoàng Quảng Hà (1997), Đỗ Đình Sâm và cs (2005, 2006), Đoàn Hoài Nam (2007), Trần Duy Rương (2013), Vũ Tiến Hinh và Trần Văn Con (2012), Phạm Ngọc Giao (1996).

Khoảng trống nghiên cứu được giải quyết

Mặc dù các nghiên cứu về thảm thực vật, đất và rừng trồng tại Việt Nam rất phong phú, các nghiên cứu chuyên sâu về các trạng thái thảm thực vật thoái hóa sau nương rẫy và sau khai thác than tại vùng đồi núi ven biển Cẩm Phả (Quảng Ninh) còn rất thiếu hụt. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống này bằng việc cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm về cấu trúc thực vật, động thái tái sinh, đặc tính lý hóa học đất, khả năng giữ nước, chống xói mòn và lượng cacbon tích lũy tạm thời phục vụ cơ chế CDM tại địa bàn nghiên cứu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và cách tiếp cận

  • Cách tiếp cận tổng hợp: Nghiên cứu thảm thực vật trong mối liên hệ hữu cơ, nhiều chiều giữa hình thái, cấu trúc, thành phần loài, dạng sống, tính chất thổ nhưỡng và chức năng môi trường; đánh giá loại hình sử dụng đất lâm nghiệp dựa trên 3 tiêu chí: bền vững kinh tế, bền vững môi trường và bền vững xã hội.
  • Cách tiếp cận hệ thống: Xem xét thảm thực vật tự nhiên và rừng trồng như một hệ thống sinh thái hoàn chỉnh, trong đó sự thay đổi của một hợp phần sẽ kéo theo sự biến đổi của toàn hệ thống.
  • Khung phân loại: Áp dụng hệ thống phân loại thảm thực vật của Loeschau, Quyết định 46/2007/QĐ-BNN và Thông tư 34/2009/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Phương pháp nghiên cứu thực địa và bố trí thí nghiệm

  • Điều tra thứ cấp và xã hội học: Thu thập số liệu khí hậu, thủy văn, quy hoạch từ UBND tỉnh Quảng Ninh, UBND TP. Cẩm Phả, Sở Nông nghiệp & PTNT Quảng Ninh, Công ty TNHH MTV Lâm nghiệp Cẩm Phả; phỏng vấn chủ rừng về lịch sử canh tác, tuổi rừng, mật độ trồng và biện pháp chăm sóc.
  • Phương pháp điều tra thực vật theo tuyến: Thiết lập 18 tuyến điều tra cắt ngang qua các quần xã thực vật (Rừng IIA: 04 tuyến; Thảm cây bụi: 12 tuyến; Thảm cỏ cao: 02 tuyến), bề rộng dải thu mẫu là 2 m, khoảng cách giữa các tuyến song song từ 50 đến 100 m. Sử dụng GPS định vị tọa độ.
  • Phương pháp ô tiêu chuẩn (OTC):
    • Lập 3 OTC cho mỗi quần xã nghiên cứu: kích thước $20 \times 20\text{ m}$ ($400\text{ m}^2$) đối với Rừng IIA và $10 \times 10\text{ m}$ ($100\text{ m}^2$) đối với thảm cây bụi và thảm cỏ cao.
    • Bố trí các ô dạng bản $4\text{ m}^2$ ($2 \times 2\text{ m}$) trong OTC: 09 ô dạng bản trong OTC $400\text{ m}^2$ và 05 ô dạng bản trong OTC $100\text{ m}^2$ để điều tra cây tái sinh (chiều cao $> 20\text{ cm}$, $D_{1.3} < 6\text{ cm}$), cây bụi và thảm tươi.
Thông số điều tra Kích thước / Số lượng Phương pháp / Thiết bị đo Đối tượng áp dụng
Tuyến điều tra 18 tuyến (rộng 2 m) GPS, đi cắt ngang địa hình Toàn bộ 4 kiểu thảm
Ô tiêu chuẩn (OTC) $20 \times 20\text{ m}$ / $10 \times 10\text{ m}$ Thước dây, la bàn Rừng IIA / Cây bụi, Cỏ cao
Ô dạng bản $2 \times 2\text{ m}$ ($4\text{ m}^2$) Đo đếm toàn bộ cá thể Cây tái sinh, cây bụi, thảm tươi
Ô lấy mẫu thảm mục $1 \times 1\text{ m}$ (lặp lại 10 lần) Cân hiện trường (độ chính xác 0,01 kg) Thảm mục hữu cơ
Thí nghiệm xói mòn 10 cọc thước nhựa/ô định vị Tiết diện $1 \times 1\text{ cm}$, dài 20 cm, chừa 2 cm Đo độ sâu tầng đất mất sau 1 năm

Công thức tính toán lâm học và sinh thái học

  1. Mật độ cá thể ($N/\text{ha}$): $$N/\text{ha} = \frac{n}{S} \times 10.000$$ (Trong đó: $n$ là số lượng cây đếm được, $S$ là tổng diện tích ô điều tra tính bằng $\text{m}^2$)

  2. Hệ số tổ thành ($H$): $$H = \frac{n_i}{N} \times 10 = \frac{n_i}{\sum_{i=1}^{m} n_i} \times 10$$ (Trong đó: $n_i$ là số cây của loài thứ $i$, $N$ là tổng số cây của tất cả các loài, $m$ là tổng số loài)

  3. Chỉ số tương đồng Sorenson ($SI$): $$SI = \frac{2C}{A + B}$$ (Trong đó: $C$ là số loài xuất hiện ở cả hai kiểu thảm; $A$ và $B$ lần lượt là tổng số loài của kiểu thảm thứ nhất và thứ hai)

  4. Lượng nước trữ trong 1 ha đất (ở độ sâu $h$ mét, dung trọng $a\text{ g/cm}^3$, độ ẩm $b%$): $$W_{\text{đất}} = \frac{10^4 \times h \times a \times b}{100}\quad (\text{tấn/ha})$$

Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm

Mẫu đất được lấy tại các độ sâu $0 - 10\text{ cm}$, $10 - 20\text{ cm}$, $20 - 30\text{ cm}$ (5 – 10 điểm trộn đều/OTC) và gửi phân tích tại Phòng Phân tích – Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp:

  • Độ ẩm ($W%$): Phương pháp sấy khô ở $105^\circ\text{C}$ trong 12 giờ đến khối lượng không đổi.
  • Độ chua ($\text{pH}_{\text{H}2\text{O}}$, $\text{pH}{\text{KCl}}$): Đo bằng pH-mét.
  • Hàm lượng mùn: Phương pháp Tiurin.
  • Đạm tổng số: Phương pháp Kjeldahl.
  • Lân tổng số & lân dễ tiêu: So màu (tổng số) và phương pháp Oniani (dễ tiêu).
  • Kali tổng số & kali dễ tiêu: Quang kế ngọn lửa.
  • Cation $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$ trao đổi: Phương pháp Complexon.
  • Dung tích hấp phụ (CEC): Phương pháp Amoni – axetat.
  • Dung trọng & độ xốp: Phương pháp ống đóng và phương pháp trọng lượng.
  • Xử lý số liệu: Phần mềm Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan tài liệu

Chương này tổng thuật toàn diện các nền tảng lý thuyết và thực tiễn từ 169 tài liệu tham khảo trong và ngoài nước. Tác giả làm rõ các mốc phát triển của các trường phái phân loại thảm thực vật thế giới và Việt Nam; phân tích bản chất sinh địa học của quá trình tái sinh và phục hồi rừng nhiệt đới; hệ thống hóa các phương pháp ước tính sinh khối và tích lũy cacbon (phương pháp thu hoạch, cây mẫu, dioxit cacbon, chlorophyll); đánh giá quy luật suy thoái đất dốc, quá trình xói mòn đất và vai trò của cấu trúc tán rừng trong việc giảm thiểu dòng chảy mặt. Tác giả chỉ ra các khoảng trống khoa học tại tỉnh Quảng Ninh, đặc biệt là sự thiếu hụt các dẫn liệu định lượng về sinh khối và cacbon tích lũy của thảm thực vật cây bụi và rừng trồng tại Cẩm Phả.

Chương 2. Mục tiêu, đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 thiết lập hệ thống phương pháp luận cho toàn bộ luận án, mô tả chi tiết:

  • Phân loại 04 kiểu thảm thực vật tự nhiên thoái hóa: Rừng non phục hồi sau nương rẫy (Rừng IIA tại Mông Dương), Thảm cây bụi có cây gỗ mọc rải rác (IC tại Quang Hanh, Mông Dương), Thảm cây bụi không có cây gỗ (IA tại Quang Hanh, Cẩm Phú, Mông Dương) và Thảm cỏ cao (Dương Huy).
  • Bố trí 18 tuyến điều tra thực vật học, kỹ thuật lập OTC ($20 \times 20\text{ m}$ và $10 \times 10\text{ m}$) và ô dạng bản ($4\text{ m}^2$).
  • Quy trình lấy mẫu đất theo tầng sâu ($0-10\text{ cm}$, $10-20\text{ cm}$, $20-30\text{ cm}$), phương pháp cân thảm mục ngoài thực địa và bố trí thước đo xói mòn đất trong 1 năm.
  • Quy trình phân tích hóa học, vật lý của đất tại phòng thí nghiệm chuyên ngành và các công thức toán học tính toán chỉ số tương đồng, dung trọng, lượng nước trữ, sinh khối và cacbon.

Chương 3. Điều kiện tự nhiên - xã hội vùng nghiên cứu

Chương này phân tích các yếu tố tự nhiên và nhân tạo chi phối sự hình thành, phân bố và thoái hóa của thảm thực vật tại thành phố Cẩm Phả:

  • Địa hình, địa chất: Đồi núi dốc, cấu tạo địa chất phức tạp, chứa trữ lượng than đá lớn của cả nước. Đất chủ yếu là đất feralit phát triển trên đá trầm tích và đá macma chua, tầng đất mặt mỏng, dễ bị rửa trôi.
  • Khí hậu - thủy văn: Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa ven biển, chịu ảnh hưởng của bão và mưa lớn tập trung vào mùa hạ, làm gia tăng nguy cơ xói mòn đất dốc khi mất thảm phủ.
  • Kinh tế - xã hội: Hoạt động khai thác than lộ thiên và hầm lò diễn ra mạnh mẽ trong nhiều thập kỷ, kết hợp với tập quán canh tác nương rẫy trước đây của đồng bào vùng cao, dẫn đến sự thu hẹp diện tích rừng tự nhiên, tạo ra các bãi thải mỏ và thảm thực vật cây bụi, thảm cỏ thoái hóa.

Chương 4. Kết quả nghiên cứu

Chương 4 là chương trọng tâm của luận án, trình bày toàn bộ số liệu điều tra thực nghiệm thông qua 31 bảng số liệu và 16 hình vẽ biểu đồ:

                            CẤU TRÚC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU (CHƯƠNG 4)
Thành phần &        Cấu trúc &              Đặc tính lý hóa        Chức năng         Sinh khối, cacbon
dạng sống thực      khả năng tái sinh       của đất                phòng hộ          & giảm phát thải
vật                 (Mật độ, tổ thành       (Mùn, N, P, K, pH,     (Giữ nước, chống  (Đường cacbon cơ
(Bảng 4.1 – 4.10)   Bảng 4.11 – 4.12)       Bảng 4.13 – 4.15)      xói mòn, 4.16)    sở, 4.17 – 4.31)
  1. Thành phần loài và dạng sống thực vật:
    • Đánh giá sự phân bố của các taxon họ, chi, loài trong từng kiểu thảm thực vật (Bảng 4.1 – 4.5).
    • Xác định tỷ lệ các taxon thuộc lớp Hai lá mầm (Dicotyledoneae) và Một lá mầm (Monocotyledoneae) trong ngành Hạt kín (Bảng 4.3).
    • Phân tích các họ thực vật giàu loài nhất ở từng trạng thái thảm thực vật (Rừng IIA, Cây bụi IC, Cây bụi IA, Thảm cỏ cao) (Bảng 4.6 – 4.9).
    • Xác định phổ dạng sống thực vật (Life form) và tỷ lệ các nhóm dạng sống theo phân loại sinh thái (Bảng 4.10, Hình 4.3, Hình 4.4).
  2. Cấu trúc không gian và khả năng tái sinh:
    • Phân tích cấu trúc thẳng đứng (tầng tán) và cấu trúc mặt phẳng ngang của các loài cây gỗ (Bảng 4.11).
    • Đánh giá mật độ và tổ thành loài cây gỗ tái sinh trong Rừng IIA và Thảm cây bụi IC (Bảng 4.12, Hình 4.5), xác định tiềm năng phục hồi tự nhiên của từng trạng thái.
  3. Đặc tính lý hóa của đất dưới các thảm thực vật:
    • Phân tích tương quan giữa hàm lượng mùn, độ xốp, dung trọng và độ ẩm tầng đất $0 - 30\text{ cm}$ (Bảng 4.13, Hình 4.6).
    • Định lượng hàm lượng mùn, đạm tổng số, lân tổng số, kali tổng số (Bảng 4.14).
    • Xác định hàm lượng chất dễ tiêu, các cation trao đổi ($\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$) và độ chua ($\text{pH}_{\text{H}2\text{O}}$, $\text{pH}{\text{KCl}}$) (Bảng 4.15).
  4. Chức năng phòng hộ và bảo vệ môi trường:
    • Đánh giá khối lượng thảm mục, khả năng hút nước, trữ nước của thảm mục và khả năng giữ nước của tầng đất mặt (Hình 4.7, 4.8, 4.9).
    • Xác định cường độ xói mòn đất thông qua đo đạc thực nghiệm chiều dày đất bị bào mòn (Bảng 4.16, Hình 4.10).
  5. Sinh khối, khả năng tích lũy cacbon và giảm phát thải CO₂:
    • Xác định sinh khối tươi và sinh khối khô của các thảm thực vật tự nhiên thoái hóa (Bảng 4.17, 4.18, Hình 4.11).
    • Định lượng lượng cacbon tạm thời tích lũy trong sinh khối thảm cây bụi và thảm cỏ cao, xây dựng đường cacbon cơ sở (Baseline carbon curve) (Bảng 4.19, Hình 4.12, 4.13).
    • Đánh giá sinh khối tươi, sinh khối khô, lượng cacbon tích lũy và lượng giảm phát thải CO₂ theo các cấp tuổi của rừng trồng Keo tai tượng (Bảng 4.20 – 4.25, Hình 4.14 – 4.16).
    • Đánh giá sinh khối, lượng cacbon và mức độ giảm phát thải CO₂ của rừng trồng Bạch đàn và Thông (Bảng 4.26 – 4.31).

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận và khoa học

  • Cung cấp công trình nghiên cứu hệ thống đầu tiên về đặc điểm hình thái cấu trúc, hệ thực vật, thành phần dạng sống, đặc tính lý hóa đất và khả năng tái sinh tự nhiên của các kiểu thảm thực vật thoái hóa (Rừng IIA, Thảm cây bụi IC, Thảm cây bụi IA, Thảm cỏ cao) tại thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh.
  • Chứng minh bằng các dẫn liệu định lượng về mối quan hệ nhân quả giữa mức độ thoái hóa của thảm thực vật tự nhiên và rừng trồng với các chỉ tiêu thổ nhưỡng (độ xốp, dung trọng, hàm lượng mùn, đạm, lân, kali, độ chua) và chức năng phòng hộ môi trường (khả năng thấm và giữ nước của đất, lượng nước trữ trong thảm mục, cường độ xói mòn đất).

Đóng góp về mặt thực tiễn

  • Xây dựng thành công đường cacbon cơ sở cho thảm thực vật cây bụi và thảm cỏ cao tại thành phố Cẩm Phả. Đây là cơ sở khoa học và căn cứ định lượng phục vụ việc lập hồ sơ, thẩm định và phê duyệt các dự án đầu tư trồng rừng, tái trồng rừng theo Cơ chế phát triển sạch (CDM).
  • Xây dựng phương trình và biểu tương quan giữa khả năng tích lũy cacbon, lượng giảm phát thải CO₂ với các nhân tố điều tra lâm phần (loài cây trồng, mật độ, cấp tuổi, các chỉ tiêu sinh trưởng $D_{1.3}, H_{\text{vn}}$) đối với rừng trồng Keo tai tượng, Bạch đàn và Thông.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và định hướng sử dụng đất lâm nghiệp bền vững: khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên đối với Rừng IIA và Thảm cây bụi IC; lựa chọn cơ cấu cây trồng phù hợp nhằm cải tạo đất và nâng cao khả năng hấp thụ cacbon trên nền Thảm cây bụi IA và thảm cỏ thoái hóa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Đánh giá sinh khối và lượng cacbon của rừng trồng và thảm thực vật tự nhiên chủ yếu tập trung vào phần sinh khối trên mặt đất (Aboveground biomass), chưa định lượng toàn diện phần sinh khối dưới mặt đất (hệ thống rễ củ) do giới hạn kỹ thuật khai đào.
    • Các mô hình rừng trồng khảo sát tập trung chủ yếu vào 3 nhóm loài cây phổ biến (Keo tai tượng, Bạch đàn, Thông), chưa mở rộng trên các loài cây bản địa có chu kỳ sinh trưởng dài.
    • Dữ liệu lượng cacbon tích lũy được xác định là lượng cacbon tạm thời trong chu kỳ nghiên cứu 4 năm (2012 – 2015).
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng nghiên cứu định lượng sinh khối rễ và lượng cacbon hữu cơ tích lũy trong toàn bộ phẫu diện đất sâu dưới các mô hình rừng trồng.
    • Thiết lập các ô định vị quan trắc lâu dài về động thái diễn thế phục hồi đa dạng sinh học và chu trình dinh dưỡng khoáng sau khai thác than.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Là tài liệu chuyên khảo về phương pháp luận kết hợp giữa điều tra phân loại thực vật, phân tích lý hóa tính thổ nhưỡng rừng và phương pháp xác định sinh khối – trữ lượng cacbon theo tiêu chuẩn quốc tế (IPCC, CDM).
  • Đối với các cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực chứng cho Sở Nông nghiệp & PTNT tỉnh Quảng Ninh, Chi cục Kiểm lâm, UBND thành phố Cẩm Phả và các doanh nghiệp ngành than trong việc xây dựng phương án phục hồi môi trường sau khai thác mỏ, quy hoạch rừng phòng hộ đầu nguồn và thực hiện các chương trình giảm phát thải khí nhà kính tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án khảo sát cụ thể những trạng thái thảm thực vật thoái hóa nào tại Cẩm Phả?

Luận án phân chia và nghiên cứu 04 trạng thái thảm thực vật thoái hóa chính:

  1. Rừng IIA: Rừng non tái sinh, phục hồi sau nương rẫy, có trữ lượng gỗ thấp (tại phường Mông Dương).
  2. Thảm cây bụi IC: Thảm cây bụi có cây gỗ mọc rải rác hình thành sau khai thác than (tại phường Quang Hanh) hoặc sau nương rẫy (tại phường Mông Dương).
  3. Thảm cây bụi IA: Thảm cây bụi thuần túy, không có cây gỗ tái sinh hình thành sau khai thác than (tại phường Quang Hanh, Cẩm Phú) hoặc sau nương rẫy (tại phường Mông Dương).
  4. Thảm cỏ cao: Quần xã ưu thế các loài thân cao thuộc họ Lúa (Poaceae) hình thành sau nương rẫy (tại xã Dương Huy).

2. Các mô hình rừng trồng nào được đưa vào nghiên cứu sinh khối và khả năng hấp thụ cacbon?

Luận án nghiên cứu 3 loại rừng trồng được gây trồng trên nền thảm cây bụi thoái hóa ở Cẩm Phả gồm:

  • Rừng trồng Keo tai tượng (Acacia mangium) ở các cấp tuổi khác nhau.
  • Rừng trồng Bạch đàn (Eucalyptus camaldulensis).
  • Rừng trồng Thông (Pinus caribaea var. hondurensis và Pinus elliottii).

3. Phương pháp xác định cường độ xói mòn đất trong luận án được thực hiện như thế nào?

Trong mỗi ô định vị, tác giả đóng 10 thước kẻ nhựa có tiết diện $1 \times 1\text{ cm}$, chiều dài 20 cm, có vạch chia milimét, để chừa 2 cm nhô lên trên mặt đất. Sau thời gian theo dõi 1 năm, tác giả tiến hành đo chiều dày lớp đất bị bào mòn để tính toán thể tích, khối lượng đất mất trên 1 ha kết hợp với chỉ tiêu dung trọng đất.

4. Ý nghĩa thực tiễn của việc xây dựng "đường cacbon cơ sở" trong luận án là gì?

Đường cacbon cơ sở (Baseline carbon curve) phản ánh lượng cacbon tích lũy tự nhiên của thảm thực vật cây bụi và thảm cỏ cao nếu không có sự can thiệp của con người. Đây là chỉ số bắt buộc theo quy định của Cơ chế phát triển sạch (CDM) thuộc Công ước khung UNFCCC nhằm xác định lượng cacbon bổ sung thu được khi thực hiện các dự án trồng rừng mới, làm căn cứ thẩm định tín chỉ giảm phát thải CO₂.

Kết luận

Luận án của tác giả Vũ Thị Thanh Hương là công trình khoa học chuyên ngành Sinh thái học được thực hiện công phu, cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm toàn diện về thảm thực vật thoái hóa và rừng trồng tại thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh. Công trình đã làm rõ đặc điểm cấu trúc thực vật, đặc tính thổ nhưỡng, định lượng khả năng giữ nước, chống xói mòn và xác định tiềm năng tích lũy cacbon phục vụ cơ chế CDM. Kết quả nghiên cứu là luận cứ khoa học có giá trị ứng dụng trực tiếp cho công tác quy hoạch, phục hồi môi trường sinh thái và quản lý rừng bền vững tại các vùng công nghiệp khai khoáng miền núi ven biển.