Khả năng chắn gió, chống cát bay và cải thiện môi trường của rừng trồng trên đụn cát bay ven biển tỉnh Quảng Bình

Khả năng chắn gió, chống cát bay và cải thiện môi trường của rừng trồng trên đụn cát bay ven biển tỉnh Quảng Bình Đặng Văn Thuyết, Triệu Thái Hưng Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Vùng cát ven biển nước ta là vùng sinh thái rất khắc nghiệt, hiểm hoạ cát di động uy hiếp mạnh mẽ và trở thành khu vực rất xung yếu. Khoảng 400.000ha các dải cát di động trải dọc bờ biển miền Trung đã và đang bị sa mạc hoá, ước tính mỗi năm có 20 ha đất canh tác nông nghiệp bị lấn bởi các đụn cát di động. Phần lớn diện tích các đụn, cồn cát bay trên khắp dải cát ven biển nước ta vẫn bị bỏ hoang do chưa xác định được loài cây trồng và kỹ thuật phù hợp. Kết quả nghiên cứu trên đất cát di động ở Quảng Bình đã xây dựng thành công các đai rừng phòng hộ, bước đầu đem lại tác dụng phòng hộ chắn gió, cố định cát, cải thiện môi trường không khí và đất. Trong bài viết này sẽ đề cập đến tác dụng phòng hộ của các đai rừng thử nghiệm trên đụn cát bay (Đụn cát không có cây cỏ che phủ, bị di động do gió) ở vùng cát ven biển tỉnh Quảng Bình. Hình 1: Đụn cát di động ven biển 1. Phương pháp nghiên cứu a. Quan trắc và thu thập số liệu - Đo đếm chỉ tiêu D1.3, Hvn, Dt, Lt, số cành/cây, mật độ hiện tại ở các đai rừng thử nghiệm. - Sử dụng máy Kestrell 3000 cầm tay đo nhiệt độ và ẩm độ không khí; tốc độ gió trung bình trong 5 phút (Mỗi lần/ điểm đo) ở độ cao 1,0m tại vị trí 10m phía trước đai, giữa đai và 10m phía sau đai rừng, vào các thời điểm từ 7 giờ đến 17 giờ trong ngày ở mùa gió Đông Bắc. b. Chỉ tiêu đánh giá tác dụng chắn gió Công thức tính hiệu năng chắn gió, trong đó: E (lần) là hiệu năng chắn gió hay số lần tốc độ gió ở giữa đai và sau đai 10m giảm hay tăng so với trước đai 10m; V (m/s) là tốc độ gió lấy ở khoảng cách giữa đai rừng và sau đai rừng 10m; Vo (m/s) là tốc độ gió ở vị trí 10m trước đai rừng. c. Phương pháp đánh giá tác dụng cố định cát Trên các đai rừng thử nghiệm, đánh dấu vị trí mặt cát khi trồng trên các gốc cây. Từ vị trí đánh dấu trên gốc cây, đo độ cao cát di động (bị lấp hay bị bốc đi) ở năm thứ 3 (Khi rừng đạt 3 tuổi). Từ đó đánh giá tác dụng cố định cát của các đai rừng thử nghiệm. d. Đánh giá tác dụng cải thiện đất - Trên các đai rừng thử nghiệm thu thập lượng lá rụng trên 4 ô dạng bản, mỗi ô dạng bản là diện tích mặt đất có lá rụng của 1 gốc cây. Hong phơi toàn bộ lượng cành rơi lá rụng thu được trong không khí và cân bằng cân đĩa. - Lấy 01 mẫu đất tầng 0-20cm ở mỗi công thức thí nghiệm và đối chứng (nơi trống). Phân tích tính chất đất theo phương pháp thông dụng hiện nay. 2. Tác dụng phòng hộ của rừng thử nghiệm trên đụn cát bay Các đai rừng chọn đánh giá tác dụng phòng hộ là đai A. difficilis, A. tumida, A. torulosa và phi lao 3 tuổi, trồng trên đụn cát bay với mật độ trồng 5000 cây/ha, bề rộng đai 100m. Các chỉ tiêu biểu thị đặc trưng các đai rừng (hình 2) được ghi ở biểu 1 cho thấy: Hình 2: Các đai rừng 3 năm tuổi trồng trên đụn cát bay Phi lao hạt A. tumida A. torulosa A. difficilis Biểu 1: Đặc trưng của các đai rừng nghiên cứu khả năng phòng hộ Đai rừng Mật độ hiện tại (cây/ha) Chiều rộng đai (m) Đặc trưng sinh trưởng D0 (cm) Hvn (m) Lt (m) Dt (m) Số cành >50cm Phi lao 4167 100 1,8 0,7 0,7 1,0 8 A. tumida 4412 100 2,2 1,4 1,2 1,4 14 A. torulosa 4900 100 4,1 2,5 2,3 1,7 12 A. difficilis 4050 100 3,0 1,7 1,7 1,7 22 Mật độ hiện tại đạt từ 4167 cây/ha (Phi lao) đến 4900 cây/ha (A. torulosa). Các chỉ tiêu sinh trưởng và mức độ dày rậm của đai A. difficilis và A. torulosa cao hơn cả (D0 = 3,0-3,1cm, Hvn= 1,7-2,5m, Lt=1,7-2,3m, Dt=1,7m, số cành dài > 50cm có tới 12 đến 22 cành/cây), điều đặc biệt là hai loài cây này có chiều cao tán, đường kính tán lớn và sấp xỉ nhau, có nhiều cành nhánh nên mức độ dày rậm, che phủ không gian lớn hơn. Đứng thứ 3 về sinh trưởng và mức độ dày rậm là đai rừng A. tumida và thấp nhất là đai rừng phi lao, các chỉ tiêu này chỉ bằng 50-70% so với đai rừng A. torulosa và A. difficilis (D0=1,8cm, Hvn=0,7m, Lt=0,7m, Dt=1,0m, chỉ có 8 cành/cây). Trong các ngày quan trắc khí tượng tại khu vực đai rừng nghiên cứu ở Quảng Bình vào mùa gió Đông Bắc (Tháng 11/2004) thời tiết có dạng nắng nóng, không mưa. Gió thổi theo hướng Đông Bắc về Tây Nam, lệch so với hướng chính Bắc 70-83o. Tốc độ gió ở trước đai rừng 10m đạt từ 0,8 đến 9,6m/s. Nhiệt độ không khí trong ngày ở nơi trống đạt 27,5-35,7oC. Tác dụng phòng hộ từng mặt của 4 đai rừng trồng trên đụn cát bay như sau: 2.1. Tác dụng chắn gió Tác dụng chắn gió Đông Bắc của 4 đai rừng nghiên cứu được ghi ở biểu 2 cho thấy: Biểu 2: Tác dụng chắn gió Đông Bắc của các đai rừng 3 tuổi Đai rừng Tốc độ gió (m/s) Hiệu năng chắn gió (lần) Trước đai 10 m Giữa đai Sau đai 10m Giữa đai Sau đai 10 m Phi lao hạt 5,5 2,2 1,6 -0,60 -0,71 A. tumida 5,5 1,9 1,5 -0,66 -0,73 A. torulosa 5,5 1,7 1,1 -0,70 -0,81 A. difficilis 5,5 1,2 1,2 -0,79 -0,79 Tốc độ gió trong ngày ở trước đai 10m đạt trung bình 5,5m/s thì ở giữa đai tốc độ gió trung bình chỉ còn 2,2m/s ở đai phi lao hạt, 1,9 m/s ở đai A. tumida, 1,7m/s ở đai A. torolusa và 1,2 m/s ở đai A. difficilis, tức là tốc độ gió ở giữa đai rừng giảm trung bình 0,6 lần đối với đai A. torolusa, 0,66 lần đối với đai A. tumida, 0,7 lần đối với đai A. torulosa và 0,79 lần đối với đai A. difficilis so với tốc độ gió trung bình trước đai 10m. Tốc độ gió ở sau đai rừng đều thấp hơn tốc độ gió ở gữa và trước đai rừng. Sau đai phi lao hạt tốc độ gió còn 1,6m/s, hiệu năng chắn gió đạt -0,71 lần, sau đai A. tumida tốc độ gió còn 1,5m/s, hiệu năng chắn gió đạt -0,73 lần, sau đai A. difficilis tốc độ gió còn 1,2m/s, hiệu năng chắn gió đạt -0,79 lần, sau đai A. torulosa tốc độ gió còn 1,1m/s, hiệu năng chắn gió đạt -0,81 lần. Như vậy khả năng chắn gió của đai A. difficilis và A. torulosa cao hơn hẳn so với A. tumida và phi lao hạt. Điều này rất phù hợp với đặc điểm chung là các đai rừng có chiều cao cây, chiều cao tán, đường kính tán lớn hơn, độ dày rậm của tán cao hơn thì chắn gió tốt hơn. 2.2. Tác dụng cố định cát Kết quả đo tính độ cao cát bị gió thổi bốc đi và độ cao cát lấp so với mặt cát ban đầu được đánh dấu trên gốc cây khi trồng thì độ cao cát di động sau 3 năm ở các ô thí nghiệm với 3 loài cây A. torulosa, A. tumida, A. difficilis và phi lao trồng với mật độ 5000 cây/ha trên đồi cát bay được ghi ở biểu 3, kết hợp với các chỉ tiêu sinh trưởng và độ dày rậm của đai rừng ghi ở biểu 2 cho thấy: Biểu 3: Tác dụng cố định cát của các đai rừng 3 tuổi Chỉ tiêu A. difficilis A. torulosa A. tumida Phi lao Nơi trống phía Đông Nơi trống phía Tây Độ cao cát bốc (cm) 9,6 10,1 12,6 16,5 40,3 36,7 Độ cao cát lấp (cm) 5,8 10,0 13,4 14,6 Đai rừng A. difficilis và A. torulosa có chiều cao cây, chiều cao tán, đường kính tán lớn hơn và nhiều cành nhánh hơn thì có tác dụng chắn cát tốt hơn (Bị cát bốc và lấp ít hơn) so với đai rừng A. tumida và phi lao có chiều cao cây, chiều cao tán, đường kính tán nhỏ hơn, ít cành nhánh hơn. Hình 3: Khả năng cố định cát của rừng 3 tuổi A. difficilis A. torulosa A. tumida Phi lao Các đai rừng đều có tác dụng cố định cát, trong đó đai rừng A. difficilis bị cát bốc và cát lấp thấp nhất (Bốc 9,6cm, lấp 5,8cm), rồi đến đai A. torulosa (Bốc 10,1cm, lấp 10,0cm), sau đó là đai A. tumida (Bốc 12,6cm, lấp 13,4cm) và cao nhất là đai phi lao (Bốc 16,5cm, lấp 14,6cm). Còn ở nơi trống, độ cao cát bị bốc đi so với trước đó 3 năm là 40,3cm ở phía Đông và 36,7cm ở phía Tây của khu vực các đai rừng thí nghiệm. Điều này do gió Đông Bắc và gió Đông Nam hoạt động mạnh và thường xuyên hơn phía gió Tây Bắc và Tây Nam nên cát bị chuyển từ Đông sang Tây mạnh hơn từ Tây sang Đông. Như vậy về mặt phòng hộ chắn gió và cố định cát thì đai rừng A. difficilis và A. torulosa có hiệu quả hơn cả. 2.3. Tác dụng cải thiện ẩm độ, nhiệt độ không khí ẩm độ không khí trung bình ngày quan sát trong 4 đai rừng nghiên cứu cao hơn nơi trống 2,1-3,7% và nhiệt độ không khí trung bình ngày trong đai thấp hơn nơi trống 0,9-2,00C. Biểu 4: Tác dụng cải thiện ẩm độ, nhiệt độ không khí Đai rừng ẩm độ không khí (%) Nhiệt độ không khí (oC) Trong đai Nơi trống Hiệu năng Trong đai Nơi trống Hiệu năng Phi lao hạt 70,6 68,4 2,1 30,3 31,3 -1,0 A. tumida 70,7 68,4 2,3 30,3 31,2 -0,9 A. torulosa 71,1 68,4 2,7 29,9 31,1 -1,2 A. difficilis 72,1 68,4 3,7 29,6 31,7 -2,0 Đai rừng A. difficilis và A. torulosa có chiều cao cây, chiều cao tán, đường kính tán lớn hơn và nhiều cành nhánh hơn thì có tác dụng cải thiện ẩm độ không khí và nhiệt độ không khí vào mùa gió Đông Bắc tốt hơn (Hiệu năng ẩm độ không khí trung bình 2,7-3,7%, hiệu năng nhiệt độ không khí trung bình -1,2 đến -2,0oC) so với đai rừng A. tumida và phi lao có chiều cao cây, chiều cao tán, đường kính tán nhỏ hơn, ít cành nhánh hơn (Hiệu năng ẩm độ không khí trung bình 2,1-2,3%, hiệu năng nhiệt độ không khí trung bình -0,9 đến -1,0oC). 2.4. Tác dụng cải thiện ẩm độ, nhiệt độ đất Ẩm độ đất tầng mặt (Độ sâu 0-20cm) trung bình trong ngày quan sát dưới 4 đai rừng nghiên cứu cao hơn nơi trống 2,7-4,4% và nhiệt độ đất trung bình trong ngày dưới đai rừng thấp hơn nơi trống 0,8-1,30C. Biểu 5: Tác dụng cải thiện ẩm độ, nhiệt độ đất Đai rừng ẩm độ đất (%) Nhiệt độ đất (oC) Trong đai Nơi trống Hiệu năng Trong đai Nơi trống Hiệu năng Phi lao hạt 80,9 70,0 2,9 32,4 33,2 -0,8 A. tumida 80,1 77,4 2,7 32,1 33,1 -1,0 A. torulosa 81,3 77,9 3,4 32,0 33,2 -1,2 A. difficilis 82,1 77,7 4,4 32,2 33,5 -1,3 Đai rừng A. difficilis và A. torulosa có chiều cao cây, chiều cao tán, đường kính tán lớn hơn và nhiều cành nhánh hơn thì có tác dụng cải thiện ẩm độ và nhiệt độ đất dưới đai rừng vào mùa gió Đông Bắc tốt hơn (Hiệu năng ẩm độ đất trung bình 3,4-4,4%, hiệu năng nhiệt độ đất trung bình từ -1,2 đến -1,3oC) so với đai rừng A. tumida và phi lao có chiều cao cây, chiều cao tán, đường kính tán nhỏ hơn, ít cành nhánh hơn (Hiệu năng ẩm độ đất trung bình 2,7-2,9%, hiệu năng nhiệt độ đất trung bình từ -0,8 đến -1,0oC). 2.5. Tác dụng trả lại đất lá rụng Đai rừng 3 tuổi đã trả lại đất cát, phủ mặt cát một lớp lá rụng tuy nhiên mức độ trả lại cho cát lượng lá rụng rất khác nhau. Biểu 6: Lượng cành rơi lá rụng dưới các đai rừng thử nghiệm Đai rừng Mật độ (cây/ha) Đặc trưng tán cây Lá rụng (g/m2) Lt (m) Dt (m) St (m2) Số cành dài >50cm Phi lao hạt 4167 0,7 1,0 0,07 8 23 A. tumida 4412 1,2 1,4 1,68 14 20 A. torulosa 4900 1,8 1,7 3,06 12 30 A. difficilis 4050 1,7 1,7 2,89 22 240 Mật độ hiện có của các đai rừng đều đạt trên 4000 cây/ha, mỗi loài cây có bộ tán với mức độ to lớn, dày rậm khác nhau nhưng 3 loài cây đầu chỉ trả lại cho đất 20-30 gam lá khô/m2 đất. Trong khi A. difficilis có diện tích tán xấp sỉ với A. torulosa nhưng có số cành nhiều hơn 2-3 lần 3 loài kia nên có lượng lá rụng tới 240 gam/m2 đất, gấp 8-12 lần 3 loài đó. Hình 4: Cành rơi lá rụng của rừng 3 tuổi Phi lao A. tumida A. torulosa A. difficilis 2.6. Tác dụng cải thiện hoá tính đất Các đai rừng có mật độ hiện tại 4050-4900 cây/ha, không chênh lệch nhiều nhưng có tác dụng cải thiện hoá tính đất khác nhau và đều cao hơn nơi trống. Đất dưới đai rừng A. difficilis có hàm lượng mùn, đạm, các chất dễ tiêu P2O5 và K2O cao hơn cả sau đó đến đất dưới đai rừng A. torulosa, thấp hơn là đai rừng A. tumida và phi lao. Điều này còn cho thấy các loài cây có khả năng tồn tại, sinh trưởng và phát triển tốt thì có tác dụng cải thiện hoá tính đất cát tốt hơn và ngược lại. Biểu 7: Tác dụng cải thiện tính chất hoá học đất của các đai rừng Phẫu diện dưới đai rừng Mật độ hiện tại (cây/ha) pH KCl Mùn (%) Đạm (%) Dễ tiêu (mg/100g) P2O5 K2O Phi lao hạt 4167 4,9 0,07 Vệt Vệt 1,21 A. tumida 4412 5,0 0,02 Vệt Vệt 1,20 A. torulosa 4900 5,0 0,03 Vệt Vệt 1,81 A. difficilis 4050 5,1 0,07 Vệt Vệt 1,86 Đụn cát trống 0 4,9 0,004 Vệt Vệt 0,62 3. Kết luận - Rừng 3 năm tuổi trồng trên đụn cát bay của loài A. difficilis, A. torulosa có khả năng tồn tại, sinh trưởng, mức độ dày rậm lớn nhất. Phi lao, A. tumida, A. crassicarpa cũng tồn tại được trên đụn cát bay nhưng sinh trưởng kém hơn, bộ tán lá thưa, nhỏ hơn. - Đai rừng A. difficilis, A. torulosa trồng trên đụn cát bay có tác dụng chắn gió, cố định cát, cải thiện nhiệt độ, ẩm độ không khí, cải thiện đất cao hơn đai rừng phi lao và A. tumida. Tài liệu tham khảo Đặng Văn Thuyết và các cộng tác viên (2005), “Nghiên cứu xây dựng rừng phòng hộ trên cát di động ven biển tỉnh Quảng Bình”. Báo cáo tổng kết đề tài khoa học.