Bai giang sinh thái môi trường

Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 T.S TRẦN TRUNG DŨNG Th.S NGUYỄN THANH BINH ═════ BÀI GIẢNG SINH THÁI MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN BỘ MÔN SINH THÁI MÔI TRƯỜNG RỪNG (Lưu hành nội bộ) Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 CHƯƠNG CÁC KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 KHÁI NIỆM SINH THÁI HỌC Ngay từ thời xa xưa mối quan hệ sinh vật với điều kiện sống chúng người ý tới Tuy nhiên khái niệm sinh thái học thức sử dụng vào cuối kỷ 19 Thuật ngữ sinh thái học (STH), “Ecology” có nguồn gốc từ chữ Hy Lạp, gồm phần: Oikos- nơi sống, logos - học thuật Hiểu cách đơn giản STH mơn học “nơi sống”, “nơi ở” hay rộng môi trường (MT) sống sinh vật Thuật ngữ sinh thái học nhà sinh vật học người Đức Ernst Haeckel sử dụng lần vào năm 1896 Từ trước đến có nhiều định nghĩa STH: Sinh thái học - Ecology hiểu môn khoa học nghiên cứu mối quan hệ tương hỗ sinh vật với điều kiện mơi trường mà sinh vật tồn tại, tức mối quan hệ tổng hợp phức tạp sinh vật với điều kiện ngoại cảnh mà Đắc Uyn gọi điều kiện đấu tranh sinh tồn Các tác giả đưa nhiều định nghĩa sinh thái học, thống coi sinh thái học môn khoa học cấu trúc chức thiên nhiên, mà đối tượng tất mối quan hệ tương hỗ sinh vật với môi trường Những năm gần đây, sinh thái học trở thành khoa học toàn cầu Rất nhiều người cho người sinh vật khác sống tách rời môi trường cụ thể Tuy nhiên, người khác với sinh vật khác có khả thay đổi điều kiện môi trường cho phù hợp với mục đích riêng Vì vậy, muốn đấu tranh với thiên nhiên, phải hiểu sâu sắc điều kiện tồn qui luật hoạt động điều kiện tự nhiên Những điều kiện phản ánh thông qua qui luật sinh thái mà sinh vật phải phục tùng 1.2 SINH THÁI HỌC LÀ MÔN KHOA HỌC TỔNG HỢP Sinh thái học mang tính chất mơn khoa học tổng hợp Sinh thái học không liên quan đến sinh vật học, sinh lý học, sinh hóa học, di truyền học, , mà có quan hệ mật thiết với ngành toán học, vật lý, địa lý, xã hội học, tin học đặc biệt điều khiển học Đối tượng: sinh thái học mối quan hệ tổng hợp sinh vật mức độ tổ chức khác (cá thể, quần thể, quần xã) với hợp phần mơi trường (đất, nước, khơng khí ) Nhiệm vụ: chủ yếu sinh thái học đại nghiên cứu cấu trúc, chức hệ sinh thái, nhằm điều khiển theo chiều hướng phù hợp với yêu cầu người, mang lại hiệu sinh thái kinh tế cao, bao gồm sinh vật yếu tố môi trường sống chúng Trong Nông - Lâm nghiệp nhiệm vụ chủ yếu đặt cho sinh thái học ứng dụng là: i) Đấu tranh chống lại dich bệnh cỏ dại, đòi hỏi khơng nghiên cứu lồi có hại, mà việc đề chiến lược biện pháp phòng chống sở sinh thái học Bài giảng sinh thái mơi trường 4-2013 Lồi người nhiều lần phải trả giá cho tác động phiến diện tác động vào tự nhiên ii) Đề nguyên tắc phương pháp thành lập sinh quần xã nơng lâm nghiệp thích hợp cho suất kinh tế suất sinh học cao, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, có khả bảo vệ cải tạo môi trường thiên nhiên, đặc biệt môi trường đất, trì sức sản xuất lâu dài iii) Bảo vệ tính đa dạng sinh học khu vực bề mặt hành tinh Bảo vệ khôi phục loài quý iv) Sinh thái học sở cho công tác bảo vệ môi trường với đơn vị sở hệ sinh thái Các kết nghiên cứu cho phép xác định giới hạn chịu đựng quần thể sinh vật quần xã khác nhau, mối tương quan chặt chẽ điều kiện cụ thể môi trường Do sinh thái học sở cho công tác nghiên cứu biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm, đầu độc môi trường bảo vệ hệ sinh thái Phương pháp: Trong nghiên cứu sinh thái học không áp dụng phương pháp nghiên cứu ngành sinh vật học, địa lý học, xã hội học, mà phương pháp phân tích tốn học nguyên lý điều khiển học a) Phương pháp luận (cơ sở khoa học) phương pháp nghiên cứu sinh thái môi trường i) Nghiên cứu sinh thái nghiên cứu tương tác thành phần môi trường, tức nghiên cứu mối tương tác thành phần đất, nước, khơng khí, yếu tố vật lý, sinh vật …Các thành phần liên quan chặt chẽ hữu với nhau, ý đến: - Mối tương quan hai, ba hay nhiều yếu tố đựoc thể thông qua hệ số tương quan (R; 0≤|R|≤1), R > Rstandard , có tương quan Tương quan chặt (R lớn) hay rời rạc (không chặt, R nhỏ), tương quan thuận (R dương) hay tương quan nghịch (R âm) - Sự tương tác biểu tác động lẫn yếu tố, thành phần môi trường, xây dựng mơ hình để biểu diễn tương tác ii) Trong nghiên cứu môi trường sinh thái không coi nhẹ thành phần nhân tố Giữa thành phần môi trường ln có mối quan hệ trực tiếp gián tiếp hai Tuy nhiên cần ý nhiều đến thành phần, nhân tố chủ đạo, nhân tố iii) Nghiên cứu môi trường sinh thái tức cố gắng tìm làm rõ vai trò, tác động nhân tố chủ đạo, nhân tố trội đến đối tượng bị tác động b) Một số phương pháp sử dụng: i) Phương pháp xác định kiểu phân bố cá thể quần thể: Lấy ô mẫu, điều tra đối tượng; gọi x số trung bình mẫu δ2 phương sai mẫu δ2 /x = có phân bố ngẫu nhiên; δ2 /x < 1: ; δ2 /x > 1: Phân bố nhóm ii) Phương pháp ước lượng số cá thể quần thể (N) (Phương pháp đánh dấu - bắt lại): Đối với thực vật đo đếm trực tiếp Đối với động vật nhỏ động dùng phương pháp đánh dấu bắt lại Tỷ lệ số cá thể bắt lại lần có đánh dấu số cá thể bắt lại lần tương đương tỷ lệ số cá thể bắt lần tổng số cá thể quần thể: X/N = a/b, N= X.b/a; Ở N số cá thể quần thể, a số cá thể có dấu bắt lại lần 2, b số cá thể bắt lại lần (có dấu khơng có dấu), X số cá thể bắt lần (sau đánh dấu tất sơn/thuốc nhuộn thả) Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 iii) Các phương pháp khác khảo sát biến động số lượng quần thể; phương pháp GIS; phương pháp mơ hình mơ phỏng; phương pháp thí nghiệm đồng ruộng; phương pháp điều tra thực địa; phương pháp sinh thái hệ thống… 1.3 KHÁI NIỆM VỀ MÔI TRƯỜNG VÀ NHÂN TỐ SINH THÁI 1.3.1 Khái niệm mơi trường Hiện có nhiều khái niệm khác môi trường (MT) Định nghĩa“Môi trường theo nghĩa rộng tổng hợp tất điều kiện bên ngồi có ảnh hưởng đến vật thể, kiện” (Lê Thạc Cán, 1994) Khái niệm chung MT cụ thể hố đối tượng mục đích nghiên cứu Đối với thể sống: - “MT sống tổng hợp điều kiện bên ngồi có ảnh hưởng tới đời sống phát triển thể” (Lê Văn Khoa, 1995) Đối với người, MT chứa đựng nội dung rộng Theo định nghĩa UNESCO (1981) “MT sống người bao gồm toàn hệ thống tự nhiên hệ thống người tạo ra, hữu hình (đô thị, hồ đập, rừng ) đến vô (tập qn, niềm tin, … ) người sống lao động, họ khai thác tài nguyên thiên nhiên nhân tạo nhằm thoả mãn nhu cầu mình” Mơi trường sống người vũ trụ bao la, hệ mặt trời trái đất phận có ảnh hưởng trực tiếp rõ nét Môi trường sống người bao gồm hệ Mặt trời (MT) & Trái đất (TĐ) Trong sinh quyển, thành phần vô sinh hữu sinh luôn tồn q trình trao đổi vật chất, lượng thơng tin 1.3.2 Nhân tố (yếu tố ) sinh thái Nhân tố sinh thái nhân tố MT có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến sinh vật Theo nguồn gốc tác động chia nhân tố sinh thái thành: - Nhân tố vô sinh chất dinh dưỡng khống vơ cơ, hữu cơ, chất khí CO2, O2, N2; khí hậu; địa hình; nước… - Nhân tố hữu sinh bao gồm thể sống thực vật, động vật, vi sinh vật người Theo ảnh hưởng tác động chia nhân tố sinh thái thành nhân tố phụ thuộc mật độ nhân tố không phụ thuộc mật độ - Nhân tố không phụ thuộc mật độ nhân tố tác động lên sinh vật ảnh hưởng khơng phụ thuộc vào mật độ quần thể bị tác động Yếu tố vô sinh thường Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 (nhưng tất cả) yếu tố không phụ thuộc mật độ Ví dụ: Nắng tác động lên người ảnh hưởng khơng thay đổi tác động lên 1000 người - Nhân tố phụ thuộc mật độ yếu tố tác động lên sinh vật ảnh hưởng tác động phụ thuộc vào mật độ quần thể chịu tác động Ví dụ dịch bệnh nơi thưa dân ảnh hưởng so với nơi đông dân Hiệu suất bắt mồi vật hiệu mật độ mồi thấp Theo vai trò đời sống sinh vật nhân tố chia thành: - Yếu tố sinh thái (nhân tố sinh tồn): Là yếu tố thiếu đời sống sinh vật Ví dụ ánh sáng thực vật, O2 động vật - Yếu tố thứ yếu yếu tố có ảnh hưởng đến sinh vật khơng thiết phải có chúng Ví dụ gió mây… Mỗi yếu tố sinh thái có vai trò tác động khơng giống lồi khác nhau, hay chí với cá thể khác lồi Ví dụ ảnh hưởng nhiệt độ thấp không quan trọng với trồng có nguồn gốc ơn đới (như cải bắp, cà chua ), lại quan trọng với trồng có nguồn gốc nhiệt đới (điển hình lúa, ngô) Theo mức độ chống chịu sinh vật đối nhân tố sinh thái chia thành: - Nhân tố giới hạn: Là nhân tố gần với giới hạn chịu đựng sinh vật, cần biến động nhỏ nhân tố sinh thái gây biến động lớn hoạt động sinh vật - Nhân tố sinh thái rộng: nhân tố mà giới hạn ảnh hưởng sinh vật rộng Về mặt số lượng hay cường độ, người ta chia tác động thành bậc từ thấp đến cao: - Bậc tối thiểu (Minimum): bậc yếu tố sinh thái thấp gây tử vong cho sinh vật - Bậc không thuận lợi thấp (Minipressimum): bậc mà tác động yếu tố sinh thái làm cho hoạt động sinh vật bị hạn chế - Bậc tối thích (Optimum): bậc mà hoạt động sinh vật đạt giá trị cực đại - Bậc không thuận lợi cao (Maxipressimum): bậc mà tác động yếu tố sinh thái làm cho hoạt động sinh vật bị hạn chế - Bậc tối cao (Maximum): yếu tố sinh thái cao gây tử vong cho sinh vật Khoảng giá trị yếu tố sinh thái từ bậc tối thiểu tới bậc tối cao với sinh vật gọi giới hạn sinh thái hay biên độ sinh thái Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 Trong thực tế, loài sinh vật biên độ sinh thái phụ thuộc trước hết vào lồi, sau mức độ tác động yếu tố sinh thái khác, vai trò sinh vật quần xã mà tồn Tùy theo mức độ chịu đựng loài với biến đổi yếu tố sinh thái, người ta chia loài sinh vật thành nhóm có biên độ sinh thái rộng hay hẹp khác Sinh vật có biên độ sinh thái rộng với hay nhóm yếu tố sinh thái này, lại hẹp với yếu tố sinh thái khác Những lồi có biên độ sinh thái lớn lồi có khu vực phân bố rộng ngược lại I II Op t Mi n NhiÖt Ho ạt đ ộn g (tă ng tr ởn g) ®é Hình III Op t Ma x Op t Mi n Ma x So sánh giới hạn tương đối sinh vật hẹp rộng nhiệt Các yếu tố vô sinh, sinh vật giới hạn, mà yếu tố điều khiển Do hầu hết nhân tố sinh thái biến đổi theo thời gian không gian nên sinh vật biến đổi để thích nghi với biến đổi yếu tố Khi nghiên cứu tác động số lượng yếu tố sinh thái lên thể sinh vật, người ta xem xét qui luật sau: 1.4 MỘT SỐ QUI LUẬT SINH THÁI i) Quy luật tác động nhân tố (nhân tố sinh tồn): nhân tố có vai trò khơng thể thay đời sống sinh vật Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 ii) Quy luật tác động đồng thời, tổng hợp nhân tố sinh thái lên đời sống sinh vật Các yếu tố sinh thái tác động đồng thời lên sinh vật, tác động tổ hợp nhiều trường hợp không giống tác động riêng lẻ iv) Quy luật tác động qua lại sinh vật môi trường Sự tác động yếu tố sinh thái lên sinh vật phản ứng trở lại sinh vật trình qua lại; Cường độ tác động, thời gian tác động, cách tác động khác dẫn tới phản ứng khác sinh vật Sự phát triển yếu tố ngoại cảnh (vật chất lượng) định xu phát triển chung sinh vật Sự tác động trở lại sinh vật đến môi trường phụ 1.1.1 Định luật lượng tối thiểu (Nguyên tắc Liebig) Năm 1840, nghiên cứu ảnh hưởng số nguyên tố dinh dưỡng đến sinh trưởng phát triển Họ Hòa thảo, Liebig cho rằng: "Tính chống chịu xem khâu yếu dây chuyền nhu cầu sinh thái thể" Liebig đưa nguyên tắc: “Chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển suất, xác định đại lượng tính ổn định mùa màng theo thời gian” Nguyên tắc trở thành định luật tối thiểu Liebig Trong thực tiễn để ứng dụng nguyên tắc cần phải thêm nguyên tắc hỗ trợ: - Nguyên tắc hạn chế: Định luật Liebig trạng thái hoàn toàn tĩnh, nghĩa dòng lượng vật chất vào cân với dòng - Nguyên tắc bổ sung: Sinh vật có khả thay phần yếu tố lượng tối thiểu yếu tố khác có tính chất tương đương Ví dụ: Các nhuyễn thể biển sử dụng Stronti (có nhiều) thay cho can xi (có - Ca yếu tố lượng tối thiểu) để làm vỏ chúng Sau nhiều tác giả mở rộng khái niệm cho hàng loạt yếu tố khác nhiệt độ thời gian Quy luật cho phép xác định yếu tố giới hạn sinh trưởng phát triển sinh vật 1.4.5 Quy luật giới hạn sinh thái (hay quy luật chống chịu Shelford) Năm 1913, tác giả Shelford nghiên cứu định luật lượng tối thiểu Liebig, phát hiện: "Yếu tố giới hạn không thiếu thốn, mà dư thừa yếu tố" - Sinh vật bị giới hạn thiếu thốn yếu tố tạo tối thiểu sinh thái, bị giới hạn dư thừa tạo tối đa sinh thái Khoảng tối thiểu sinh thái tối đa sinh thái gọi giới hạn sinh thái/giới hạn chống chịu/ biên độ sinh thái loài sinh vật Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 - Giới hạn chống chịu khác loài sinh vật khác - Sự tác động yếu tố sinh thái nằm giới hạn sinh thái gây bất lợi cho sinh trưởng phát triển sinh vật Shelford phát biểu định luật sức chống chịu, hay định luật giới hạn sinh thái sau: “Năng suất sinh vật không liên hệ với sức chịu đựng tối thiểu mà liên hệ với sức chịu đựng tối đa liều lượng mức yếu tố từ bên ngoài” Một số luận đề bổ sung cho định luật chống chịu: Các sinh vật có phạm vi chống chịu rộng với một yếu tố này, lại có phạm vi chống chịu hẹp với yếu tố khác Các sinh vật có phạm vi chống chịu rộng với tất yếu tố thường có phạm vi phân bố rộng V í d ụ: Các lồi trồng thích nghi với nhiều loại khí hậu ôn đới, cận nhiệt đới, nhiệt đới bắp cải, súp lơ hay cà chua chịu nhiệt Nếu theo yếu tố sinh thái mà điều kiện không tối ưu cho lồi, phạm vi chống chịu với yếu tố khác bị thu hẹp Trong thiên nhiên sinh vật thường xuyên lâm vào tình trạng điều kiện khơng tương ứng với giá trị tối ưu yếu tố vật lý tìm phòng thí nghiệm Tính chống chịu phụ thuộc vào mối quan hệ quần thể quần xã Tính chống chịu phụ thuộc vào giai đoạn phát triển thời kỳ phát dục cá thể Tính chống chịu phụ thuộc vào giai đoạn phát triển: Vào giai đoạn sinh sản, giai đoạn non khả chống chịu sinh vật yếu tố môi trường Thời kỳ sinh sản, non thời kỳ giới hạn Trong thời kỳ nhiều yếu tố mơi trường vốn bình thường giai đoạn khác trở thành giới hạn CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG I Khái niệm sinh thái học Các nhiệm vụ chủ yếu sinh thái học ứng dụng Nông Lâm nghiệp môi trường Môi trường gì? Có loại mơi trường? Nhân tố sinh thái gì? Có nhóm sinh thái nào? Vai trò nhóm sinh thái? Biên độ sinh thái Quy luật tác động nhân tố sinh thái đến biên độ sinh thái sinh vật Phát biểu định luật lượng tối thiểu Liebig Khả áp dụng Phát biểu quy luật giới hạn sinh thái (Quy luật shelford), bù yếu tố sinh thái Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 CHƯƠNG QUẦN THỂ SINH VẬT 1.2 KHÁI NIỆM VỀ QUẦN THÊ 2.1.1 Định nghĩa: Theo P.E Odum, 1971, thì: Quần thể nhóm cá thể lồi nhóm lồi khác trao đổi thông tin di truyền, sống khoảng khơng gian xác định, có đặc điểm sinh thái đặc trưng nhóm Các quần thể (QT) có đặc tính di truyền nghĩa khả trì nòi giống suốt thời gian dài Mỗi quần thể có cấu trúc tổ chức đặc thù, đảm bảo cho quần thể tồn phát triển phù hợp với điều kiện cụ thể môi trường ( Quần thể hình thức tồn lồi điều kiện cụ thể mơi trường sống) 2.1.2 Phân loại quần thể: i) Quần thể loài (Cùng lãnh thổ địa lý): nhóm sinh vật lồi mang tính chất lãnh thổ lớn Kích thước lãnh thổ loài phụ thuộc vào độ đa dạng cảnh quan, di chuyển khắc phục chướng ngại địa lý tính chất mối quan hệ lồi Ví dụ: Dưới lồi rắn hổ mang châu Á gồm: Rắn hổ mang Ấn Độ; Rắn hổ mang Trung Á; Rắn hổ mang mắt kính; Rắn hổ mang Andaman; Rắn hổ mang Malaysia; Rắn hổ mang Sumatra;7 Rắn hổ mang Borneo; Rắn hổ mang Philipines; Rắn hổ mang Sacma; 10 Rắn hổ mang Việt Trung - Mỗi quần thể loài chiếm vùng phân bố riêng Ví dụ quần thể lồi rắn hổ mang châu Á có vùng phân bố rộng, từ Nam trung Á đến phía đơng sang tận Inđơnexia, lên phía bắc đến tận Đài Loan - Các loài khác mặt hình thái, đặc điểm sinh lý, sinh thái Ví dụ Lồi hổ mang Ấn Độ giao phối vào tháng giêng, hổ mang mắt kính vào tháng 2, hổ mang Việt Nam vào tháng đến thượng tuần tháng 5… Như nói chung quần thể lồi khơng thể trao đổi cá thể qua hình thức sinh sản ii) Quần thể địa lý(cùng khí hậu, cảnh quan): Phân bố vùng địa lý khác nhau, có tính chất đặc trưng nhóm yếu tố mơi trường vất lý, trước hết đặc tính khí hậu cảnh quan vùng phân bố Nhìn chung quần thể địa lý loài mang hình thái sinh lý chung Nếu có sai biệt hình thái thích nghi trực tiếp thể với điều kiện sống xác định Quần thể địa lý loài khác về: - Chế độ ăn uống thành phần thức ăn phụ thuộc loại mồi có sẵn địa phương, mức độ phong phú lồi, đặc tính dinh dưỡng loài - Khả chống chịu với nhiệt độ, trao đổi nước, số nhiệt - Khả sinh đẻ, tử vong Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 Sự khác biệt điều kiện địa lý nhiều quần thể địa lý sai khác lớn trao đổi thể chúng khó Giữa cá thể quần thể địa lý khác có giao phối iii) Quần thể sinh thái (cùng sinh cảnh) : Tập hợp cá thể loài phân bố khu vực xác định, yếu tố vô sinh tương đối đồng , gọi sinh cảnh (Biotop) Quần thể sinh thái khác với quần thể địa lý chỗ chúng không chiếm trọn vẹn vùng địa lý, mà giới hạn sinh cảnh đặc trưng - So với quần thể địa lý, cấu trúc quần thể sinh thái thường không ổn định, chúng thường cách biệt cách tương đối Mỗi quần thể mang đặc trưng sinh thái định - Giữa quần thể sinh thái thường có trao đổi cá thể, nhờ phục hồi số lượng, bù đắp vào tử vong iv) Quần thể yếu tố (cùng khu vực nhỏ): Quần thể sinh thái quần thể yếu tố hợp thành Đó tập hợp cá thể loài sống khu vực nhỏ định sinh cảnh trường hợp sinh cảnh đồng phân thành nhiều khu vực khác đặc điểm thổ nhưỡng, vi khí hậu, đặc điểm khác - Các quần thể yếu tố có khác biệt tập tính 1.3 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUẦN THÊ 2.2.1 Mật độ quần thể Định nghĩa: Mật độ quần thể số lượng cá thể quần thể tỉ lệ với đơn vị không gian sống Mật độ quần thể biến động theo thời gian tùy thuộc vào đặc tính lồi, phụ thuộc vào cấu trúc nội khả thích ứng quần thể với điều kiện môi trường Môi trường quần thể bao gồm môi trường vô sinh môi trường hữu sinh Mật độ quần thể thường tính số lượng cá thể hay sinh khối hay lượng quần thể đơn vị diện tích hay thể tích Ví dụ: 1000 cây/ha, triệu vi sinh vật/cm3 đất, 300 kg cá/sào diện tích mặt nước v.v Mật độ bao gồm hai loại: - Mật độ thơ (Mật độ trung bình): Được tính số lượng sinh khối sinh vật tổng không gian - Mật độ đặc trưng hay mật độ sinh thái: tính số lượng sinh khối sinh vật diện tích hay khơng gian thực mà quần thể chiếm - Hai thông số thay đổi theo thời gian chúng biến động ngược chiều Mật độ quần thể đặc tính quần thể vì: Có khả chi phối ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến đặc tính khác quần thể - 10 Bài giảng sinh thái mơi trường 4-2013 2000 lµ 1.471.394 ha, nh 10 năm trồng đợc 726.394 rừng, bình quân năm trồng đợc 70.000 ha, kÕt qu¶ thÊp so víi mong mn Trong trồng rừng nên trọng việc lựa chọn trồng loài địa 7.3.3 Tiến hành cải cách phát triển nơng nghiệp tồn diện Mủc tiãu:  Tàng nàng suáút cáy träưng váût ni, gim sỉïc ẹp tåïi rỉìng, sỉí dủng âáút täúi ỉu  Âạp ỉïng mäüt pháưn nhu cáưu lám sn Näüi dung  Ci cạch näng nghiãûp ton diãûn  Quy hoảch sỉí dủng âáút täúi ỉu theo ngun tàõc näng nghiãûp bãưn vỉỵng  Kãút håüp ci tảo âáút thoại họa våïi sỉí dủng håüp l bàòng näng lám kãút håüp  Ci tiãún canh tạc nỉång ráùy Mở rộng diện tích đất nơng nghiệp để đáp ứng nhu cầu sản xuất lương thực, có người sản xuất nhỏ du canh nguyên nhân quan trọng gây tàn phá rừng Việc đầu tư thâm canh nông nghiệp, nhằm đưa nhanh suất trồng vật nuôi nông nghiệp, bảo đảm an toàn lương thực phạm vi Quốc gia việc làm thiết thực nhằm hạn chế tác động tàn phá rừng Đặc biệt việc cải tạo sử dụng vùng đất thối hóa cách trồng lại rừng, áp dụng phương thức nông lâm kết hợp, với phương châm vừa sử dụng vừa cải tạo, thông qua sử dụng để cải tạo Tiến hành cải tiến chế độ canh tác nương rẫy, bước đưa tiến khoa học việc thâm canh đất sau nương rẫy, nhằm rút ngắn thời gian bỏ hóa 7.3.4.Giảm áp lực dân số lên tài nguyên rừng cách tăng cường giáo dục dân số thực hin k hoch húa gia ỡnh Đến năm 2024 dự báo dân số nớc ta 100.000.000 ngơif Phải nuôi thêm khoảng 22 triệu ngời Sức ép tăng dân số nớc ta thách thức lớn phát triển kinh tế-xã hội môi trờng, miền núi Nghèo khó tăng dân số tác nhân tàn phá tài nguyên môi trờng, đồng thời hậu thiếu hụt tài nguyên môi trờng sống bị ô nhiƠm Chụng ta cáưn cọ chiãún lỉåüc kiãøm soạt dán säú ph håüp våïi sỉïc chỉïa ca tỉû nhiãn v kh nàng sn xuáút ca x häüi mäüt cạch di lau a daỷng hoùa caùc chổồng trỗnh haỡnh õọỹng vồùi sỉû tham gia ca cạc täø chỉïc x häüi cng våïi nh nỉåïc Bàòng mi biãûn phạp thỉûc hiãûn sinh â cọ kãú hoảch, chụng ta cáưn v giỉỵ cho âỉåüc täúc âäü gia tàng dán säú âãư Mọựi gia õỗnh chố coù tổỡ õóỳn 77 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 7.3.5.Xây dựng hệ thống khu bảo tồn thiên nhiên vườn quốc gia Nước ta thiết lập hệ thống khu bảo tồn thiên nhiên vườn quốc gia Nhà nước ta chủ trương nâng diện tích khu bảo vệ, mà chủ yếu vùng đệm lên gấp rưỡi Bảng TT Hệ thống rừng đặc dụng Việt Nam (tính đến tháng 10 năm 2006) Loại Số lượng Diện tích (ha) I II IIa IIb III Vườn quốc gia 30 1.041.956 Khu bảo tồn thiên nhiên 60 1.184.372 Khu dự trữ thiên nhiên 48 1.100.892 Khu bảo tồn loài sinh cảnh 12 83.480 Khu bảo vệ cảnh quan 38 173.764 Tổng cộng 128 2.400.092 Nguồn: Số liệu thống kê đến 10/2006- Cục Kiểm lâm Viện Điều tra quy hoạch rừng 7.3.6.Khai thác sử dụng tổng hợp tài nguyên rừng - Đối với rừng tự nhiên giàu gỗ: khai thác hợp lý, chặt hạ đến tuổi thành thục - Rừng tự nhiên bị khai thác kiệt: + Làm giàu rừng, kết hợp tái sinh tự nhiên với tái sinh nhân tạo theo giải hẹp với loài có giá trị kinh tế cao + Cải tạo rừng nghèo kiệt theo băng rộng với loại rừng có khả tái sinh tự nhiên thấp - Rừng trồng: Sử dụng loại mọc nhanh có lực cải tạo đất, đa tác dụng để phủ xanh đất trống, đồi núi trọc Đảm bảo thâm canh rừng đầy đủ bốn yếu tố: nước, phân, cần giống - Trong kinh doanh tre trúc, kinh doanh lâm đặc sản rừng quan trọng phải xác định ngưỡng kinh tế ngưỡng sinh thái nhằm tạo điều kiện cho tài nguyên sinh học có khả tái tạo sau q trình sử dụng, đồng thời khơng làm tổn hại đến phát triển chung thành phân khác hệ sinh thái - Sử dụng rừng vào mục đích văn hóa, nghỉ ngơi, giải trí du lịch, nhằm nâng cao chất lượng sống cộng đồng, nâng cao tình yêu với thiên nhiên, đem lại lợi ích thiết thực cho quốc gia - Sử dụng rừng phòng hộ cho cơng trình thủy lợi thủy điện - Sử dụng rừng để phát triển nơng lâm kết hợp với ba hình thái: + Cây rừng rừng cho công nghiệp, ăn + rừng rừng cho đồng cỏ chăn nuôi + rừng rừng tạo diều kiện thuận lợi cho lương thực thực phẩm 7.4 NÔNG LÂM KẾT HỢP 7.4.1 Vai trò phòng hộ rừng hệ sinh thái nông nghiệp Trên vùng đất khô cằn : Các loại rừng làm đai phòng hộ chắn gió cát, có rụng che phủ kín bề mặt đất, có mùn, giữ nước, giảm bốc hơi, 78 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 bảo vệ cho cánh đồng, vườn làng mạc ven biển Thực rừng trở thành chủ thể hệ sinh thái nông nghiệp vùng ven biển Trên vùng đồi núi : Các hình thái kết hợp rừng, nông nghiệp, vật nuôi đa dạng áp dụng nhiều nơi Chúng có ưu điểm tăng độ che phủ cho đất, phân cắt, hạn chế tốc độ dòng chảy mặt, tăng tính ứng chịu đất chống xói mòn, rửa trơi tượng thối hóa đất phổ biến vùng đất dốc Đồng thời rừng tạo điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng phát triển cho trồng vật nuôi hệ thống nông nghiệp tham gia điều tiết chế độ vi khí hậu chế độ nước đất, tạo điều kiện tăng vòng quay cuả chất dinh dưỡng, làm giàu thêm dinh dưỡng khoáng cho đất ++) Các vấn đề nảy sinh sản xuất nông nghiệp công nghiệp hóa như: - Những vấn đề sinh thái đất: Khi người nơng dân bắt đầu sử dụng phân bón hóa học thuốc trừ sâu hàng loạt vấn đề nảy sinh: + Kết cấu đất bị phá vỡ, đất bị nứt nẻ trở nên cứng + Giảm sút khả giữ nước đất hàm lượng hữu + Giảm sút khả trì chất dinh dưỡng + Thiếu chất dinh dưỡng dạng vi mô + Giảm sút số lượng vi sinh vật động vật đất Trong số lượng loài gặm nhấm tăng lên Tất tượng nảy sinh hàm lượng chất hữu đất bị giảm sút Riêng phân bón hóa học làm cho đất thay đổi số tính chất như: + Thay đổi phản ứng dung dịch đất, nghiêng phía a xít + Giảm nhanh hàm lượng mùn + Tiêu diệt nhiều vi sinh vật có ích - Gia tăng dịch bệnh: Đất thối hóa đất sức khỏe, giảm sút khả sản xuất đất Do trồng yếu, dễ bị dịch bệnh công - Xuống cấp chất lượng nông sản: Những sản phẩm nông nghiệp tạo nên phân bón hóa học chất lượng thể hương vị khả bảo quản sản phẩm, chúng mau mục thối Hàm lượng dinh dưỡng thấp hơn, hàm lượng nước cao Đặc biệt tồn dư NO3- cao nơng sản - Ơ nhiễm đất, nước, khơng khí sản phẩm: + Tăng hàm lượng DDT sản phẩm + Tăng hàm lượng NO3- sản phẩm việc dùng nhiều phân đạm + Làm biến nhiều loại thủy sản vi sinh vật có ích - Những nguy hại với sức khỏe thông qua hai đường: + Ăn nông sản bị nhiễm độc thức ăn truyền nhiễm khác tác động phân hóa học thuốc trừ sâu + Thuốc trừ sâu phân hóa học tác động trực tiếp đến sức khỏe người sử dụng 79 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 - Các loại đặc sản địa phương bị biến mất: Các đặc sản địa phương sở di truyền để cải tiến giống nguồn dự trữ gien tương lai Việc sử dụng giống suất cao, thúc đẩy sản xuất độc canh làm cân sinh thái - Những vấn đề kinh tế: + Gia tăng chi phí sản xuất + Giá hàng ngoại nhập tăng Vì vậy, cần sử dụng đất đai hợp lý theo phương thức thâm canh nông lâm kết hợp, để giải nhu cầu ngày tăng xã hội lương thực, thực phẩm, nhiên liệu, vật liệu xây dựng gia dụng, đồng thời cải thiện môi trường, khái thác tối đa tiềm sinh học to lớn vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Näng lám kãút håüp l phỉång thỉïc sn xuáút cọ nghéa chiãún lỉåüc hiãûn Nơng lâm kết hợp: Là phương thức canh tác sử dụng đất đai hợp lý: Phù hợp nhu cầu xã hội tự nhiên, bảo vệ cải tạo nguồn tài nguyên đất, phạt huy vai tr phòng hộ cáy rỉìng HST näng nghiãûp Hệ canh tác nông lâm kết hợp hình thành tiãưn âãư xỵ häüi tự nhiên: Tiền đề xã hội: Viãût Nam âäng dán, âáút näng nghiãûp trãn âáưu ngỉåìi tháúp nháút thãú giåïi Måïi sỉí dủng âỉåüc 2/3 diãûn têch c nỉåïc, nhu cáưu x häüi ngy cng tàng, tảo sỉïc ẹp låïn âäúi våïi ti ngun, mäi trỉåìng Nhỉỵng váún âãư sinh thại xuất phản tác dụng cơng nghiệp như: Gia tàng dëch bãûnh, xuäúng cáúp vãö cháút lỉåüng näng sn, nhiãùm âáút, nỉåïc, khäng khê v cạc sn pháøm, cạc loải âàûc sn âëa phỉång bë biãún máút, nhỉỵng váún âãư kinh tãú Tiãưn âãư tỉû nhiãn: Ỉu thãú ca vng nhiãût âåïi giọ ma, đàûc tờnh cuớa chu trỗnh dinh dổồợng mang baớn chaỳt sinh hc vng nhiãût âåïi Bn cháút ca näng lám kãút håüp l sỉû mä phng âàûc âiãøm qưn x sinh hc nhiãût âåïi âãø khai thạc håüp l ti ngun thiãn nhiãn mäüt cạch láu bãưn 7.5.3 Khái niệm: Nơng lâm kết hợp bao gồm hệ canh tác sử dụng đất đai hợp lý, lồi thân gỗ gây trồng sinh trưởng dạng đất đai canh tác nông nghiệp hay chăn thả Các thành phần thân gỗ nông nghiệp xếp hợp lý không gian, hay theo thời gian Giữa chúng có tác động qua lại lẫn phương diện sinh thái kinh tế (Lundgren, 1982) Thành phần: hệ canh tác nông lâm kết hợp bao gồm ba yếu tố chủ yếu là: thân gỗ sống lâu năm thân thảo vật nuôi Căn vào kết hợp ba yếu tố thực địa, phân tích mối tương quan thành phần chúng, ta xếp thành hệ canh tác kết hợp khác nhau: 80 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 Hệ canh tác nông lâm kết hợp: mục đích sản xuất nơng nghiệp chính, việc trồng xen loại lâm nghiệp nhằm mục đích phòng hộ cho nơng nghiệp, đồng thời giải phần nhu cầu gỗ, củi loại lâm sản khác cho cư dân vùng nông nghiệp Việc trồng xen không phép làm giảm suất trồng nơng nghiệp Các hình thái ln canh rừng - rẫy xếp vào loại Hệ canh tác lâm nơng kết hợp: với mục đích sản xuất lâm nghiệp Việc trồng xen loại nông nghiệp nhằm hạn chế phát triển cỏ dại, thúc đẩy rừng phát triển tốt hơn, che phủ đất, bổ sung dinh dưỡng cho đất, góp phần chăm sóc bảo vệ rừng trồng, giải phần lương thực thực phẩm vùng đồi núi Việc trồng xen phải đảm bảo nguyên tắc không làm giảm suất chất lượng rừng Hệ canh tác chia thành kiểu: + Kiểu trồng xen nông nghiệp ngắn ngày giai đoạn đầu rừng chưa khép tán (với rừng ưa sáng, không ưa ánh sáng trực xạ mạnh giai đoạn đầu, rừng cần che bóng giai đoạn đầu) +Kiểu trồng xen lương thực, thực phẩm dược liệu tán rừng +Trồng xen hai giai đoạn Hệ canh tác nông lâm súc kết hợp: - Kiểu đồng cỏ chăn nuôi kết hợp với cá băng rừng làm hàng rào ngăn súc vật Chú ý sử dụng loài thân gỗ, họ đậu đa tác dụng (keo dậu) - Kiểu chăn nuôi tán rừng: phi lao, tre luồng Hệ canh tác loài thân gỗ đa tác dụng : Trong hệ canh tác này, sản phẩm lương thực, thực phẩm, dược liệu, sản phẩm gỗ củi kết hợp loài thân gỗ Có thể coi hệ canh tác kết hợp phương thức canh tác lâm nghiệp như: mối quan hệ cá thể quần thể, kết cấu quần thể với phương thức canh tác nông nghiệp: làm đất, bón phân, chăm sóc theo hướng thâm canh nông nghiệp Hệ canh tác gồm kiểu mơ hình sau: - Kiểu rừng lương thực, thực phẩm, dược liệu (dẻ, sến, điều, dừa, quế, hồi) - Mơ hình cơng nghiệp thân gỗ sống lâu năm - Kiểu vườn quả, vườn rừng rừng vườn đa dạng Hệ canh tác lâm ngư kết hợp: Hệ canh tác nông - ngư - lâm kết hợp: Hệ kinh doanh ong với loại thân gỗ Hệ canh tác nông - lâm - ngư - súc kết hợp địa bàn rộng Những ưu điểm sử dụng mơ hình nơng lâm kết hợp: Hiệu KINH TẾ-XA HỢI-SINH THÁI MT • Cải thiện trì độ phì nhiêu cho đất • Làm tăng chất hữu đạm cho đất • Lấy ngắn nuôi dài ngược lại 81 Bài giảng sinh thái mơi trường 4-2013 • Tạo độ che phủ đất có tác dụng chống xói mòn rửa trơi dòng chảy bề mặt • Hạn chế đáng kể phá hoại sâu hại không gây ô nhiễm mơi trường • Góp phần nâng cao thu nhập, ổn định đời sống cư dân miền núi, giải cơng ăn việc làm, CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG Vai trò rừng đối đất, sản xuất nơn nghiệp, với khí hậu, bảo tồn nguồn gien Chiến lược Quốc tế Quôc gia sử dụng hợp lý bảo vệ tài nguyên rừng Khái niệm Nông - Lâm kết hợp Cơ sở để xây dựng mơ hình nơng - lâm kết hợp Các hệ canh tác nông lâm kết hợp Chương SỬ DỤNG HỢP LÝ VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN NƯỚC 8.1 TÀI NGUYÊN NƯỚC 8.1.1 Vai trò nước Nước yếu tố tối cần thiết cho sống, khơng có nước khơng có sống, thiếu nước văn minh không tồn Từ thời xa xưa, người ta biết đến vai trò nước 8.1.2 Chu trình nước Chu trình nước xem vòng tuần hồn bất tận mưa - chảy, thấm - bốc ngưng tụ - bốc 8.1.3 Tài nguyên nước Việt Nam Việt Nam có tài ngun nước thuộc loại trung bình giới Nếu tính trữ lượng nước mặt lãnh thổ nước ngầm Việt Nam bình quân đầu người đạt 4400m3/người / năm Hơn 63% trữ lượng nước mặt từ lãnh thổ đưa vào Chế độ nước Việt Nam mang nét đặc trưng vùng nhiệt đới ẩm Lượng mưa tương đối lớn (1.944 mm/ năm), lại phân bố không đồng theo thời gian Phần lớn lượng mưa tập trung vào tháng mùa mưa (từ tháng 4-5 đến tháng 10 -11) từ 80 đến 90 % tổng lượng mưa năm Tài nguyên nước Việt Nam chứa đựng nhiều yếu tố không bền vững biến đổi khí hậu tồn cầu việc sử dụng nước thiếu hợp lý dẫn đến tài nguyên nước Việt Nam ngày suy thoái cạn kiệt Thuận lợi bản: Tài nguyên nước tương đối phong phú Theo trữ lượng nước ngầm nước mặt (tính lượng nước mặt từ ngồi lãnh thổ chảy vào bình quân nước đầu người nước ta đạt 10600 m3/người/năm 82 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 Nước mặt: Dòng chảy sơng ngòi Việt Nam dày đặc phân bố đồng phạm vi tồn lãnh thổ: Chỉ tính riêng sơng có chiều dài 10 km có 2500 sông với tổng chiều dài 52.000 Km Mật độ mạng lưới sông thay đổi từ 0,5 - Km/ Km2 Dọc bờ biển trung bình 20 Km lại có cửa sơng (tập trung 90 % đổ vào vịnh Bắc Bộ) Đó thuận lợi lớn cho việc phát triển ngành vận tải thủy, thủy lợi, nghề cá Nguồn nước cung cấp chủ yếu từ nước mưa nên chế độ thủy văn dòng chảy sông quan hệ chặt chẽ với chế độ mưa: Phần lớn sơng có quy mơ tương đối nhỏ Tổng lượng nước đổ biển từ sơng ngòi 800 x 10 m3, lượng nước tưới cho 1/3 diện tích bề mặt hành tinh Nước đất, nước ngầm phận quan trọng tài nguyên nước tự nhiên Theo Phạm Quang Hạnh hàng năm toàn lãnh thổ nước ta thu 107 tỷ m3 nước ngầm, tương ứng với lớp nước 324 mm/ năm Nguồn nước đất thay đổi nhanh theo thời gian nhạy cảm thay đổi điều kiện khí tượng, phụ thuộc chặt chẽ vào lớp phủ thực vật, khả thấm nước, giữ nước đất, đặc tính địa hình Hiện lượng nước ngầm định suất nông nghiệp vùng đồi núi Việt Nam Việc khai thác nước đất phục vụ cho nông nghiệp khai thác quy mô thô sơ, bước đầu mang lại kết cho vùng trồng công nghiệp tỉnh bán khô hạn miền Trung, Tây Nguyên, tháng mùa khô Gần đây, việc khai thác nước ngầm cách ạt, thiếu điều tra, đánh giá trữ lượng nước thiếu quy hoạch sử dụng nước cho nhu cầu ngày tăng tưới công nghiệp mang đến mối lo ngại thay đổi lớn cán cân nước tự nhiên khu vực Đây khía cạnh mơi trường đáng quan tâm khu vực Bên cạnh việc khai thác phương tiện khai thác thô sơ, việc khai thác nước ngầm phương tiện đại với quy mô tập trung tiến hành, tập trung chủ yếu số khu vực đô thị khu công nghiệp Riêng giếng Hà nội, ngày khai thác khoảng 400.000 - 500.000 m nước đất Việc sử dụng nước khống, đặc biệt nước khống có hàm lượng CO cao khu vực Kim Bơi (Hòa Bình), Đảnh Thạnh, Vĩnh Hảo, Đắc Min ý, khai thác quy mô nhỏ Xét phương diện đảm bảo nước tính theo đầu người, Việt Nam đứng vào hàng thứ 10 nước châu Á với 6000 m 3/ năm dòng chảy sơng ngòi 2000 m3/ năm dòng chảy ngầm So với tồn lục địa mức đảm bảo từ dòng chảy sơng ngòi vào loại trung bình, song mức đảm bảo nước ngầm vào loại thấp Khó khăn: - Tài nguyện nước phân bố khơng đồng không gian theo thời gian 83 Bài giảng sinh thái mơi trường 4-2013 Đặc điểm tài nguyên nước Việt Nam phân bố không đồng dao động phức tạp theo thời gian Điều gây trở ngại cho việc trị thủy, gây thiệt hại lớn người cho kinh tế đất nước ảnh hưởng tới môi trường Lượng mưa lãnh thổ nước ta phân bố không đồng theo không gian Bình qn tồn lãnh thổ lượng mưa năm 1994mm Tuy nhiên, có nơi lượng mưa năm đạt 8000mm Bạch Mã (Thừa Thiên Huế), 5000mm Bắc Quang (Hà Giang), Phan Rang có 700mm, chí 400mm Phan Rí Chênh lệch mơ đun dòng chảy vùng mùa lớn: Các vùng có lượng mưa lớn mơ đun dòng chảy đạt tới 70 - 100 l/ s/ Km 2, vùng mưa ít, dòng chảy nhỏ đạt tới l/ s/ Km2, chênh tới 20 lần Mùa lũ có nơi tập trung đến 90 % lượng nước năm, chí tháng mưa lớn tập trung đến 50 % lượng nước năm, tháng kiệt có 1-2 % lượng nước năm Độ đục bình quân nhiều năm sông vào khoảng 0,3- 0,4 kg/m 3, vào mùa lũ có nơi tới 4-5 kg/m3, cá biệt đến 20 kg/m3 (trạm Lao Cai sông Thao) - 2/3 tổng lượng nước mặt phụ thuộc vào nước ngồi 67% tồng lượng dòng chảy nước mặt lãnh thổ Việt Nam từ nước láng giềng: Trung Quốc, Thái Lan, Mianma, Lào Cam Pu Chia chảy vào Các nước tiến trình cơng nghiệp hóa, đại hóa, thị hóa, phát triển nơng nghiệp, dịch vụ cách nhanh chóng, dẫn tới yêu cầu sử dụng tài nguyên nước sản sinh lãnh thổ Chất lượng nước số dòng sơng sau tiếp nhận xả thải từ nhiều đô thị, khu dân cư, khu nông nghiệp vùng thượng lưu khơng Nếu tương lai, nước thượng nguồn Mê Kông sử dụng lưu lượng khoảng 1.200- 1.500 m3/s mùa khơ, đồng sơng Cửu Long có nguy thiếu nước Nạn xâm nhập mặn đe dọa tồn vùng - Có nhiều thiên tai nghiêm trọng gắn liền với nước Lũ lụt thiên tai phổ biến ác liệt nước ta Theo số liệu lưu trữ kỷ 19, riêng đồng sông Hồng có khoảng 30 năm lũ lớn, 26 năm đê tả ngạn sông Hồng bị vỡ Mỗi lần vỡ đê gây thiệt hại hàng trăm nghìn Ha mùa màng, trơi hàng ngàn làng xóm với hàng ngàn sinh mệnh người nhiều gia súc, hủy hoại nhiều cơng trình cơng ích, gây bệnh tật nhiều vùng Hạn hán thiên tai gây tác hại lớn, diện rộng cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt nhân dân Vào mùa khô, tất vùng nước ta từ đồng bằng, trung du đến miền núi bị hạn nặng Trong năm gần đây, Tây Nguyên liên tiếp bị hạn: 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 2003 2004 Năm 1998 diện tích cơng nghiệp, ăn bị hạn 111.000 ha, bị chết 84 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 19.300 ha, riêng cà phê bị hạn 74.400 ha, bị chết 13.800 770.000 người thiếu nước sinh hoạt - Chất lượng nước giảm sút nhiều nơi So với số nước giới nước sơng ngòi phần thượng lưu số hồ lớn Việt Nam tương đối Tuy nhiên, với phát triển nhanh cơng nghiệp hóa, đại hóa, thị hóa, gia tăng dân số chất lượng nước mặt nước ngầm có biều suy thối nghiêm trọng Mức nhiễm nước số khu công nghiệp, khu chế xuất, cụm công nghiệp tập trung, làng nghề cao Ví dụ: Ở Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh nhiều thị lớn vừa, khu công nghiệp cũ, nước thải sinh hoạt lẫn lộn với nước thải công nghiệp không qua xử lý tập trung mà trực tiếp thải sông, hồ, kênh, mương lộ thiên qua khu dân cư sản xuất Nước thải y tế thải chung vào nước thải công cộng Mức độ ô nhiễm vực nước tiếp nhận nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép Ơ nhiễm nước nơng thơn khu vực sản xuất nông nghiệp nghiêm trọng Phần lớn chất thải người, gia súc không xử lý, bị rửa trơi theo dòng chảy mặt, thấm xuống đất, làm cho nguồn nước mặt nước ngầm bị ô nhiễm hữu vi sinh Việc sử dụng không hợp lý quy cách hóa chất nơng nghiệp, có khơng hóa chất độc hại làm nhiễm bẩn thêm nguồn nước Tỷ lệ số hộ nông thôn dùng nước hợp vệ sinh đạt 3040% Khoảng 28- 30% số hộ có cơng trình vệ sinh đạt tiêu chuẩn - Yêu cầu nước tăng nhanh Nhu cầu nước gia tăng ngành - Nhu cầu nước công nghiệp gia tăng, đặc biệt nhu cầu nước cho ngành dầu mỏ - than, luyện kim, hóa chất, chế biến thực phẩm, giấy chiếm tới 90 % tổng nhu cầu nước cho công nghiệp: + Cần 1700 lít nước để sản xuất thùng bia 120 lít + 3000 lít nước để lọc thùng dầu mỏ (160 l) + 300.000 lít nước để sản xuất giấy + triệu lít nước để sản xuất nhựa tổng hợp Trong công nghiệp có tới 80 % lượng nước dùng để làm nguội, khơng đòi phẩm chất cao Dự báo đến năm 2000 nhu cầu nước tăng 60 lần so với năm 1900 Giống sinh hoạt, lượng nước tiêu hao khơng hồn lại khơng lớn, chiếm 1-2 % lượng nước sử dụng Phần lớn nước quay sông hồ dạng nước thải Sử dụng nước cho mục đích nơng nghiệp, trước hết để phát triển đất tưới Nhu cầu nước lớn, ví dụ: + Một ngơ cần 250 lít nước mùa sinh trưởng + Sản xuất gạo cần 4000 nước + Sản xuất cần 10.000 nước Cùng với q trình đại hóa, cơng nghiệp hóa, phát triển nơng nghiệp nâng cao đời sống nhân dân nhu cầu nước ngày tăng nhanh ` 8.2 Ô NHIỄM NƯỚC 85 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 8.2.1 Khái niệm ô nhiễm nước: Ô nhiễm nước tượng xảy nước có biến đổi thành phần tính chất nước lý - hóa - sinh học xuất hợp chất lạ, làm cho nước trở nên độc hại người sinh vật hay khơng thích hợp sử dụng lĩnh vực sản xuất đời sống người 8.2.2 Phân loại nhiễm nước Sự nhiễm có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo: - Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên mưa Sự ô nhiễm gọi ô nhiễm không xác định nguồn (ơ nhiễm có nguồn phân tán- Laud- non point resources) - Sự nhiễm có nguồn gốc nhân tạo chủ yếu xả nước thải vùng dân cư, khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ phân bón nơng nghiệp (ơ nhiễm nguồn điểm- Laud- point resources) Theo thời gian dạng nhiễm diễn thường xuyên hay tức thời cố xảy Theo tác nhân gây nhiễm phân biệt thành dạng: ô nhiễm vô cơ, ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm vi sinh vật, học hay vật lý, ô nhiễm phóng xạ Theo vị trí khơng gian, người ta phân biệt thành ô nhiễm sông, ô nhiễm hồ ô nhiễm biển, ô nhiễm mặt nước, ô nhiễm nước ngầm Theo độc tính : có nhiễm sơ cấp nhiễm thứ cấp 8.2.3 Đặc điểm ô nhiễm nước Việt Nam Đặc điểm ô nhiễm nước Việt Nam mang tính chất cục quy mơ, cường độ nhịp điệu tác động chưa lớn Cùng với nước mặt, lượng chất thải cơng nghiệp với nhiều hóa chất có độc tính cao, lượng nước thải nông nghiệp sinh hoạt không kiểm soát ngày lớn, phức tạp đe dọa chất lượng nước ngầm 8.2.4 Cạc loải chè tiãu âạnh giạ cháút lỉåüng nỉåïc hay mỉïc âäü ä nhiãùm næåïc i) Đánh giá chất lượng nước Khi nói chất lượng nước sử dụng cho mục đích khác người ta hay sử dụng thuật ngữ Chỉ tiêu chất lượng nước Các tiêu nghiên cứu đề thành tiêu chuẩn Người ta sử dụng thông số chất lượng nước: Các thông số vật lý: nhiệt độ, màu, mùi, vị, độ dẫn điện, độ phóng xa, độ đục Các thơng số hóa học: độ pH, hàm lượng chất lơ lửng, số BOD, COD, xy hòa tan, dầu mỡ, clorua, sunphát, amôn, nitrit, nitrat, phốt phát, nguyên tố vi lượng, kim loại nặng, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa Các thông số sinh học: Coliform, Faecal Streptococus, tổng số vi khuẩn hiếu khí vi khuẩn kỵ khí 86 Bài giảng sinh thái mơi trường 4-2013 8.2.5 Đánh giá tác động nước thải: Khi xả nước thải vào ao, hồ, sơng ngòi, nguồn nước bị biến động tác động sau đây: Quá trình phân hủy hữu mạnh, mức độ tiêu thụ ô xy lớn, chế độ chất khí thay đổi làm cho thành phần sinh vật nước thay đổi Các tạp chất rắn lắng xuống đáy sơng hồ làm cho chế độ dòng chảy thay đổi, đồng thời gây tượng lên men bùn cặn đáy Các yếu tố sinh thái thay đổi làm cho toàn hệ sinh thái ổn định Các chất độc hại sản phẩm dầu mỡ cản trở hoạt động sống tiêu diệt thành phần sinh vật hệ sinh thái Các chất dinh dưỡng làm tăng suất sơ cấp hệ sinh thái thủy vực, dẫn đến tượng phì dưỡng vực nước, nước bị tái nhiễm bẩn độ nhiễm hệ thống đạt tới mức tới hạn Các loại vi khuẩn phát triển nguồn nước gây bệnh cho người động vật Các tác động thời lâu dài, độc lập hay tổng hợp Các tác động thời độc lập gây cố sinh thái Còn tác động lâu dài hay tổng hợp làm thay đổi hệ sinh thái cấu trúc thành phần Đánh giá tác động thời Để đánh giá mức độ ô nhiễm tức thời môi trường nước, người ta sử dụng tiêu hay thông số phổ biến là: i) Chất lơ lửng: chất hòa tan nước xác định cách lọc mẫu nước qua giấy lọc tiêu chuẩn Cặn thu đưọc giấy lọc sau sấy nhiệt độ 1050C khối lượng không đổi đem cân xác định khối lượng - khối lượng chất lơ lửng mẫu nước phân tích ii)Các tiêu hàm lượng chất hữu : xác định gián tiếp cách đo lượng ôxy tiêu thụ q trình ơxy hóa nhờ vi khuẩn (BOD) hay nhờ chất xy hóa mạnh (COD) Các tiêu cho biết mức độ ô nhiễm mặt hữu khả phân hủy chúng nguồn nước: + Nhu cầu ô xy sinh hóa (BOD: Bio - chemical oxygen demand): lượng ơxy cần thiết để xy hóa chất bẩn hữu (bởi vi sinh vật hiếu khí) nước khoảng thời gian xác định BOD gián tiếp đặc trưng cho lượng chất hữu dễ bị phân hủy vi sinh vật hiếu khí theo phản ứng: Chất hữu + O2  CO2 + H2O + Tế bào + Sản phẩn trung gian Thông thường nước thải sinh hoạt, để phân hủy hết chất bẩn hữu cần thời gian khoảng 20 ngày, gọi BOD 20 hay BOD toàn phần Trong thực tế người ta xác định BOD5 tương ứng với ngày đầu mà + Nhu cầu ô xy hóa học (COD : Chemical oxygen demand): lượng xy cần thiết để xy hóa chất bẩn hữu có nước Đại lượng đặc trưng 87 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 cho tất chất bẩn hữu có nước (bao gồm chất bẩn hữu khó phân hủy dễ phân hủy sinh học) Để xác định BOD COD người ta thường lấy mẫu nước thải để xác định lượng xy hòa tan (DO) mẫu nước trước sau ủ Đầu tiên đo DO trước ủ, sau đậy kín mẫu nước, khơng cho tiếp xúc với xy khơng khí tiến hành cho xy hóa mẫu nước (nhờ vi sinh vật hay nhờ chất xy hóa mạnh K2Cr2O7) Sau khoảng thời gian định, lấy mẫu nước xác định lượng DO sau ủ Chênh lệnh lượng DO trước sau ủ lượng BOD (nếu xy hóa nhờ vi sinh vật COD (nếu xy hóa nhờ chất xy hóa mạnh) Như tồn lượng ơxy sử dụng cho phản ứng lấy từ ô xy hồ tan nước (ơ xy tự do- DO) Do vậy, nhu cầu xy hố học xy sinh hoá cao làm giảm nồng độ DO nước, có hại cho sinh vật nước hệ sinh thái nước nói chung Các loại nước thải sinh hoạt, nước thải hữu nước thải hoá chất ngun nhân làm gia tăng nhu cầu xy hố học xy sinh hố mơi trường nước iii) Các tiêu mặt hóa học: + Lượng ô xy hòa tan (DO): Đánh giá trạng thái chất lượng nước (nước ‘khỏe’ nước có DO lớn, DO dùng đánh giá gián tiếp mức độ nhiễm bẩn hữu nguồn nước, mức đô tự làm nước + Các tiêu nitơ nitratamôn (NH4+), Nitrít (NO2-), Nitrat (NO3-); tiêu phốtphát (PO43-) để đánh giá mức độ phì dưỡng nguồn nước Ngồi tiêu để đánh giá mức độ phân giải hữu có chứa Nitơ phốtpho nguồn nước + Tổng lượng muối, Clorua (Cl-) đánh giá mức độ nhiễm nước thải công nghiệp + Chỉ tiêu hàm lượng dầu, mỡ, kim loại nặng iv) Chỉ tiêu vi khuẩn: số Coli để đánh giá mức độ tồn vi khuẩn gây bệnh nước Tổng số vi khuẩn kỵ khí đánh giá mức độ nhiễm bẩn chất hữu nguồn gốc phế thải sinh hoạt, tổng số vi khuẩn hiếu khí đánh giá khả tự làm cách phân hủy chất hữu nước nguồn 8.3 BẢO VỆ NGUỒN NƯỚC CHỐNG Ô NHIỄM 8.3.1.Bảo vệ lớp phủ thực vật Cùng với nước, đất, khơng khí, rừng quần xã sinh vật làm thành thực thể sống hài hòa cân hành tinh Mối tương tác thành phần đảm bảo cho cân nước chất lượng tài nguyên nước tồn vĩnh viễn Rừng đặc biệt rừng đầu nguồn có vai trò to lớn việc bảo vệ chất lượng nước điều hòa chế độ nước tự nhiên Rừng thảm thực vật rừng kho chứa nước khổng lồ, có chức to lớn điều tiết chế độ nước theo thời gian: mùa mưa lũ, rừng có vai trò giữ lại lượng lớn nước lũ nước mưa, hạn chế lũ lụt, xói mòn rửa trơi, từ mà khơng ngừng bổ sung cho nước mặt nước ngầm 88 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 mùa khơ kiệt Từ làm tăng khả cung cấp nước cách ổn định tài nguyên nước cho nhu cầu nhiều mặt xã hội Mỗi rừng giữ thêm 300m nước so với đất khơng có rừng Hơn nữa, rừng màng lọc lớn, có tác dụng làm hạn chế trình nhiễm bẩn nước tác nhân tự nhiên nhân văn gây nên, hạn chế xâm nhập mặn vào dòng chảy mặt dòng chảy ngầm, từ bảo vệ ổn định chất lượng nước Bởi vậy, cần thiết phủ xanh đất trống đồi núi trọc, bảo vệ rừng, rừng đầu nguồn rừng phòng hộ lưu vực sơng, hồ chứa, hệ sinh thái nông nghiệp, thủy lợi, thủy điện 8.3.2 Xây dựng hệ thống hồ chứa bể chứa nước Hồ chưa có có tác dụng phòng lũ, chống lụt, cấp nước, phát điện, bảo vệ sức khỏe, phát triển nghề cá, du lịch giao thông vận tải thủy Cho đến nay, hồ chứa biện pháp để điều tiết dòng chảy năm nhiều năm Việc chủ động cắt giảm nước mùa mưa lũ bổ sung nước cho mùa cạn đến giải tận gốc rễ nạn lũ lụt, hạn hán Hồ chứa có tác dụng làm làm giảm nâng cao mực nước đại dương (chủ yếu băng tan) tăng mực nước ngầm, cải tạo khí hậu khu vực xung quanh hồ chứa Hệ thống kênh mương cơng trình thủy lợi khắp đồng Bắc bộ, Trung Nam góp phần tưới tiêu diện tích rộng lớn Xây dựng hệ thống đê điều phòng chống lũ biện pháp rẻ tiền có hiệu cao 8.3.3 Tăng lượng nước hồn lại sử dụng chống ô nhiễm nguồn nước Việc loại bỏ hay xử lý dòng nước thải gây khó khăn tốn lớn Các nghiên cứu cho thấy nhận nước uống từ dòng nước thải sinh hoạt sau xử lý với chi phí khơng vượt q chi phí để khai thác nước từ nguồn xa Việc sử dụng lại nước để tưới cho đồng ruộng, bãi chăn thả, rừng trồng , giảm giá thành việc làm nước Nhiều hình thức sử dụng nước cơng nghiệp làm nguội, rửa quặng, làm giàu vận chuyển khống khơng đòi hỏi việc xử lý nước mức độ cao Việc phòng ngừa nhiễm có hiệu việc chống nhiễm Đó sở cho việc bảo vệ tài nguyên nước khỏi bị giảm chất lượng Theo nhiều chuyên gia biện pháp hiệu nhất, cho phép tránh tình trạng nhiễm bẩn nguồn nước tách lượng nước thải khỏi nguồn nước cung cấp Với mục đích cần phải giảm, tiến tới đình hồn tồn việc xả nước thải chưa làm vào thủy vực Để đạt mục đích này, cần tiến hành áp dụng biện pháp sau: i) Tiết kiệm tối đa việc sử dụng nước cơng nghiệp, kể việc chuyển nhiều quy trình công nghệ sang công nghệ khô ii) Đưa trạm nhiệt điện xí nghiệp cơng nghiệp vào chu trình cấp nước khép kín, cho nước sử dụng làm xí nghiệp sử dụng cho xí nghiệp khác 89 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 iii) Sử dụng lại nước thải sinh hoạt nước thải kinh tế trại chăn nuôi để tưới cho nông nghiệp, lâm nghiệp, đồng cỏ Đặc điểm bật đất, chất bẩn ơxy hóa tính độc hại nhanh nước sông hồ Một số loại nước thải, nước thải công nghiệp thực phẩm có chứa nhiều chất hữu nhiều chất dinh dưỡng N,P,K sử dụng để ni cá tưới ruộng Ví dụ: Nhờ sử dụng nước thải nhà máy rượu Hà Nội để nuôi cá mà suất cá HTX Thanh trì tăng lên 3- tấn/ha/năm Kinh nghiệm thực tế chứng minh việc dùng nước thải để tưới tăng suất nông nghiệp lên gấp 1,5-2 lần Nước thải vô không dùng để nuôi cá tưới ruộng khơng có chất dinh dưỡng Mặt khác số chất vô nước thải phá hủy cấu trúc đất gây nhiễm độc cho khu hệ vi sinh vật đất 8.3.4.Tận dụng khả tự làm môi trường nước Bản chất trình tự làm nước bao gồm trình sau: i) Quá trình vật lý (hồ tan, lắng tụ trơi theo dòng nước) ii) Q trình sinh hố học (chuyển hố phân huỷ chất hữu cơ) iii) Sự hấp thụ chất bẩn thực động vật vi sinh vật thuỷ sinh iv) Sư tác động ánh sáng mặt trời v) Sự biến đổi nước bị ô nhiễm hữu thành bẩn hơn, chế tự làm Khi nước tự làm sạch, tiếp nhận oxi khí ơxi phóng thích từ kết quang hợp xanh Chúng bị tác động vi khuẩn hoại sinh vi khuẩn Nitrat hoá vi) Giai đoạn đầu: 70- 80% chất hữu lên men hay hợp chất hố học oxi hố hồn tồn tạo carbon dioxid, amoniac nước vii) Giai đoạn 2: 20- 30% hợp chất hoá học hữu bị phân huỷ trình tổng hợp, trình nhờ vào tạo chất dinh dưỡng phân chia loại vi khuẩn Những vi khuẩn hoại sinh chiếm ưu lượng tư ơxi hố phần lớn chất dinh dưỡng chúng Điều tất yếu ơxi hố cung cấp đầy đủ oxi pha lỗng mức cao, làm tình trạng thối rữa cứu sống sinh vật nước Các vi khuẩn hoại sinh yếm khí sử dụng oxi từ hợp chất hố học, vi khuẩn Nitrat hố phụ thuộc vào lượng oxi hồ tan Thơng thường việc đưa nước vào thành phố đặt ngược dòng ngược lại việc xả nước thải lại đặt xi dòng thành phố; tức chiều với dòng chảy CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG Chu trình nước tự nhiên Đánh giá tài nguyên nước trạng sử dụng tài nguyên nước Việt Nam Khái niệm ô nhiễm nước Đặc điểm ô nhiễm nước Việt Nam Nguyên lý sinh thái học việc xử lý ô nhiễm nước Khái niệm ô nhiễm nước, tiêu để đánh giá mức độ ô nhiễm nước 90 Bài giảng sinh thái môi trường 4-2013 Khái niệm ô nhiễm nước, vai trò thảm thực vật việc bảo vệ nguồn nước chống ô nhiễm Khái niệm ô nhiễm nước, phân biệt loại ô nhiễm nước Vai trò hồ chứa nước việc điều tiết cân nước tụ nhiên Khái niệm ô nhiễm nước, biện pháp bảo vệ nguồn nước Nguyên lý việc tăng cường nước hồn lại phòng chống ô nhiễm nguồn nước 91