Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và khả năng ô nhiễm một số kim loại nặng trong vùng trồng rau ven đô Hà Nội Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và khả năng ô nhiễm một số kim loại nặng trong vùng trồng rau ven đô Hà Nội luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VIẾT KHOA NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KHÍ CO2 VÀ CẢI TẠO ĐẤT CỦA RỪNG TRỒNG KEO LAI (Acacia mangium x Acacia auriculiformis) Ở MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ MƠI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC Hà Nội - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Viết Khoa NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP THỤ KHÍ CO2 VÀ CẢI TẠO ĐẤT CỦA RỪNG TRỒNG KEO LAI (Acacia mangium x Acacia auriculiformis) Ở MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Môi trường đất nước Mã số: 62.85.02.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Lê Văn Khoa PGS.TS Võ Đại Hải Hµ Néi - 2010 MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu, từ viết tắt vii Danh mục bảng ix Danh mục hình vẽ, đồ thị xiv Mở đầu 1 Tính cấp thiết đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3 Mục đích nghiên cứu đề tài Những đóng góp đề tài Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Một số khái niệm dùng luận án 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu giới 1.2.1 Nghiên cứu Keo lai 1.2.2 Nghiên cứu sinh khối rừng 1.2.3 Nghiên cứu khả hấp thụ CO2 rừng 1.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng rừng đến mơi trường đất 11 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước 12 1.3.1 Nghiên cứu Keo lai 12 1.3.2 Nghiên cứu sinh khối rừng 15 1.3.3 Nghiên cứu khả hấp thụ CO2 rừng 17 1.3.4 Nghiên cứu khả cải tạo đất rừng 20 iv 1.4 Nhận xét đánh giá chung 22 Chương Đối tượng, phạm vi, nội dung phương pháp 24 nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu 24 2.2 Phạm vi nghiên cứu 26 2.3 Nội dung nghiên cứu 26 2.4 Phương pháp nghiên cứu 26 2.4.1 Quan điểm cách tiếp cận luận án 26 2.4.2 Các phương pháp nghiên cứu 27 Chương Kết nghiên cứu thảo luận 36 3.1 Nghiên cứu sinh khối rừng keo lai trồng loài 36 tuổi 3.1.1 Sinh khối cá thể keo lai 36 3.1.1.1 Cấu trúc sinh khối cá thể 36 3.1.1.2 Mối quan hệ sinh khối mặt đất mặt 40 đất cá thể 3.1.1.3 Mối quan hệ sinh khối khô với sinh khối tươi 40 cá thể 3.1.2 Sinh khối bụi thảm tươi vật rơi rụng tán 41 rừng Keo lai 3.1.3 Tổng sinh khối toàn lâm phần rừng trồng Keo lai 43 3.1.3.1 Cấu trúc sinh khối khô toàn lâm phần 43 3.2 Nghiên cứu khả hấp thụ Cacbon rừng trồng Keo 45 lai loài 3.2.1 Lượng Cacbon hấp thụ cá thể Keo lai 45 3.2.1.1 Hàm lượng Cacbon hấp thụ cá thể 45 v 3.2.1.2 Lượng Cacbon hấp thụ cấu trúc cá thể 47 Keo lai 3.2.1.3 Mối quan hệ lượng Cacbon hấp thụ mặt đất 52 mặt đất cá thể 3.2.1.4 Mối quan hệ tổng lượng Cacbon sinh khối tươi 52 3.2.1.5 Mối quan hệ tổng lượng Cacbon sinh khối khô 53 cá thể 3.2.1.6 Lượng bon hấp thụ toàn lâm phần Keo lai 54 3.3 Nghiên cứu mối quan hệ sinh khối, lượng cacbon 56 hấp thụ với nhân tố điều tra rừng chủ yếu xây dựng bảng tra lượng CO hấp thụ 3.3.1 Mối quan hệ sinh khối cá thể Keo Lai với 56 nhân tố điều tra 3.3.2 Mối quan hệ tổng sinh khối toàn lâm phần Keo 58 Lai với nhân tố điều tra lâm phần 3.3.3 Mối quan hệ lượng cacbon hấp thụ cá thể với 59 nhân tố điều tra 3.3.4 Mối quan hệ lượng cacbon hấp thụ toàn lâm phần 60 với nhân tố điều tra lâm phần 3.3.5 Xây dựng bảng tra sinh khối cá thể, sinh khối lâm 62 phần, lượng CO2 hấp thụ cá thể lâm phần Keo Lai Nhận định chung sinh khối khả hấp thụ 69 CO2 rừng trồng Keo lai 3.4 Đánh giá khả cải tạo đất Keo lai 70 3.4.1 Lựa chọn tiêu đánh giá chất lượng môi trường 70 đất vi 3.4.2 Giá trị pH đất, hàm lượng sắt, nhôm di động tầng 74 đất 3.4.3 Dung trọng đất 76 3.4.4 Độ xốp đất 80 3.4.5 Thành phần giới đât 81 3.4.6 Hàm lượng chất hữu tổng số (OM) 84 3.4.7 Hàm lượng nitơ tổng số (N) 89 3.4.8 Hàm lượng phốt tổng số (P2O5ts ) 93 3.4.9 Hàm lượng Ka li tổng số (K2Ots) 98 3.4.10 Hàm lượng N, P, K dễ tiêu 101 3.4.11 Dung tích trao đổi cation (CEC) hàm lượng Ca2+, Mg2+ 119 đất 3.4.12 Lượng vi sinh vật tổng số vi sinh vật cố định nitơ tự 122 3.4.13 Ảnh hưởng rừng trồng Keo lai đến xói mịn đất 125 Nhận định chung khả cải tạo đất rừng trồng 127 loài Keo lai Kết luận - kiến nghị 128 Kết luận 128 Kiến nghị 131 CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 133 PHỤ LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A C CBTT C1 C2 CEC CSVS Dđấ t Ddom DMĐ D1,3 ĐC ĐC FAO Hdom Hvn K2O TS K2O dt LSNG N Ntp P Pkhô Ptươi Ptlp Ptmd Pdmd P1 P2 P2O5 TS P2O5dt TMĐ Tuổ i Lươ ̣ng cacbon hấ p thu ̣ cá thể Cây bu ̣i thảm tươi Lươ ̣ng cacbon dưới mă ̣t đấ t cá thể Lươ ̣ng cacbon mă ̣t đấ t cá thể Dung tích trao đổi Cation đất Chỉ số vệ sinh Dung tro ̣ng đấ t Đường kính ngang ngực tầng trội Dưới mă ̣t đấ t Đường kính ngang ngực (cm) Đối chứng Đối chứng Tổ chức lương nông liên hợp quốc Chiề u cao vút ngo ̣n tầ ng trô ̣i Chiề u cao vút ngo ̣n (m) Kali tổng số Kali dễ tiêu Lâm sản gỗ Mâ ̣t đô ̣ (cây/ha) Ni tơ thủy phân Sinh khố i cá thể (kg/cây) Sinh khố i khô cá thể (kg/cây) Sinh khố i tươi cá thể Sinh khố i toàn lâm phầ n Sinh khối khô mặt đất cá thể (tổng sinh khối thân, cành, lá, vỏ) Sinh khối khô mặt đất cá thể (sinh khối rễ) Sinh khố i dưới mă ̣t đấ t cá thể Sinh khố i mă ̣t đấ t cá thể Phốt tổng số Phốt dễ tiêu Trên mă ̣t đấ t viii TB S Sig.F Sig.Tb1 R V VSVTS VSVCĐN VRR OM Trung bình sai tiêu chuẩn hồi quy kết kiểm tra tồn hệ số R tiêu chuẩn F Fisher Kết kiểm tra tồn hệ số gắn với biến số phương trình tiêu chuẩn T Student hệ số tương quan Thể tích thân Vi sinh vật tổng số Vi sinh vật cố định đạm Vâ ̣t rơi ru ̣ng Chất hữu ix DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Trang Cấu trúc sinh khối mặt đất cá thể Keo lai trồng 36 loài 3.2 Cấu trúc sinh khối mặt đất cá thể Keo lai trồng 37 loài tỷ lệ mặt đất, mặt đất 3.3 Mối quan hệ sinh khối khô mặt đất mặt 40 đất cá thể Keo lai 3.4 Tỷ lệ % sinh khối khô với sinh khối tươi cá thể Keo lai 41 3.5 Sinh khối bụi thảm tươi vật rơi rụng tán rừng Keo 42 lai 3.6 Sinh khối khô lâm phần rừng Keo lai trồng loài theo 44 cấp đất cấp tuổi khác 3.7 Kết phân tích hàm lượng cacbon phận 46 Keo lai 3.8 Lượng cacbon hấp thụ cá thể Keo lai 47 3.9 Cấu trúc lượng cacbon hấp thụ mặt đất cá thể 48 (%) 3.10 Cấu trúc lượng cacbon hấp thụ mặt đất mặt đất 49 cá thể 3.11 Mối quan hệ lượng cacbon hấp thụ mặt 52 đất 3.12 Mối quan hệ tổng cacbon sinh khối tươi 53 3.13 Mối qua hệ tổng lượng cacbon sinh khối khô cá 53 thể 3.14 Lượng cacbon hấp thụ toàn lâm phần Keo lai x 54 3.15 Mối quan hệ sinh khối khô cá thể với nhân tố 57 điều tra lâm phần cấp đất khác 3.16 Mối quan hệ tổng sinh khối toàn lâm phần với 58 nhân tố điều tra 3.17 Mối quan hệ tổng cacbon cá thể D1.3 59 Hvn D1.32Hvn 3.18 Phương trình tương quan lượng cacbon toàn lâm phần 61 Keo lai với nhân tố điều tra 3.19 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi mật độ; 63 cấp đất I 3.20 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi mật độ; 63 cấp II 3.21 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi mật độ; 64 cấp III 3.22 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi mật độ; 64 cấp IV 3.23 Bảng tra sinh khối lâm phần Keo lai theo tuổi mật độ; 65 chung cho cấp đất 3.24 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương thực vật lâm 66 phần Keo lai trồng loài cấp đất I 3.25 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương thực vật lâm 66 phần Keo lai trồng loài cấp đất II 3.26 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương thực vật lâm 67 phần Keo lai trồng loài cấp đất III 3.27 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương thực vật lâm 67 phần Keo lai trồng loài cấp đất IV 3.28 Bảng tra trữ lượng CO2 tương đương thực vật lâm xi 68 ANOVA Regression Sum of Squares 46.425 Residual Total df 816 47.241 The independent variable is d1.3 Mean Square 46.425 26 031 F 1479.892 Sig .000 t 38.469 8.235 Sig .000 000 27 Coefficients Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients B Std Error 2.251 058 223 027 The dependent variable is ln(sk) Beta ln(d1.3) (Constant) 991 sk Observed 120.00 Power 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.00 3.00 6.00 9.00 d1.3 12.00 15.00 Phụ lục 6: Tƣơng quan tổng sinh khối lâm phần cấp đất với nhân tố điều tra N D1,32Hvn Regression Variabl es Entered/Removedb Model Variables Entered lnd2h1, a lnn1 Variables Remov ed Method Enter a All requested v ariables entered b Dependent Variable: lnp1 Model Summary Model R 998a R Square 999 Adjusted R Square 995 St d Error of the Estimate 07200 a Predictors: (Const ant ), lnd2h1, lnn1 ANOVAb Model Regression Residual Total Sum of Squares 5.752 021 5.773 df Mean Square 2.876 005 F 548.159 Sig .000a a Predictors: (Const ant), lnd2h1, lnn1 b Dependent Variable: lnp1 Coeffi ci entsa Model (Constant) lnn1 lnd2h1 Unstandardized Coef f icients B St d Error 60.246 14.463 041 1.991 475 035 a Dependent Variable: lnp1 St andardized Coef f icients Beta -.243 783 t 4.165 -4.174 13.473 Sig .014 014 000 Phụ lục 7: Tƣơng quan tổng sinh khối lâm phần cấp đất với nhân tố điều tra N D1,32Hvn Regression Variabl es Entered/Removedb Model Variables Entered lnd2h2, a lnn2 Variables Remov ed Method Enter a All requested v ariables entered b Dependent Variable: lnp2 Model Summary Adjusted R R R Square Square 986(a) 973 959 a Predictors: (Constant), lnd2h2, lnn2 Std Error of the Estimate 16932 Model ANOVAb Model Regression Residual Total Sum of Squares 4.090 115 4.205 df Mean Square 2.045 029 F 71.332 Sig .001a t 2.340 -2.318 2.639 Sig .049 038 045 a Predictors: (Const ant), lnd2h2, lnn2 b Dependent Variable: lnp2 Coeffi ci entsa Model (Constant) lnn2 lnd2h2 Unstandardized Coef f icients B St d Error 80.061 34.207 038 4.711 256 097 a Dependent Variable: lnp2 St andardized Coef f icients Beta -.471 537 Phụ lục 8: Tƣơng quan tổng sinh khối lâm phần chung cho cấp đất với nhân tố điều tra N D1,32Hvn Regression Variabl es Entered/Removedb Model Variables Entered lnd2hc, a lnnc Variables Remov ed Method Enter a All requested v ariables entered b Dependent Variable: lnpc Model Summary Model R 957a R Square 916 Adjusted R Square 909 St d Error of the Estimate 25642 a Predictors: (Constant), lnd2hc, lnnc ANOVAb Model Regression Residual Total Sum of Squares 17.852 1.644 19.495 df 25 27 Mean Square 8.926 066 F 135.751 Sig .000a a Predictors: (Const ant), lnd2hc, lnnc b Dependent Variable: lnpc Coeffi ci entsa Model (Constant) lnnc lnd2hc Unstandardized Coef f icients B St d Error 22.167 18.242 031 2.519 427 046 a Dependent Variable: lnpc St andardized Coef f icients Beta -.110 868 t 1.215 -1.178 9.254 Sig .045 018 036 Phụ lục 9: Tƣơng quan cacbon với sinh khối khô cá thể cấp đất II theo hàm Power Curve Fit Model Description Model Name Dependent Variable Equation Independent Variable Constant Variable Whose Values Label Observ at ions in Plots MOD_15 C Power a P Included Unspecif ied a The model requires all non-missing v alues t o be posit iv e Case Processing Summary N Total Cases Excluded Casesa Forecasted Cases Newly Created Cases 28 21 0 a Cases with a missing v alue in any v ariable are excluded f rom the analy sis Variable Processing Summary Variables Dependent Independent C P Number of Positiv e Values Number of Zeros Number of Negativ e Values Number of Missing Values Power User-Missing Sy stem-Missing 7 0 0 21 21 Model Summary R 1,000 R Square ,999 Adjusted R Square ,999 St d Error of the Estimate ,032 The independent v ariable is P ANOVA Sum of Squares 9,611 ,005 9,617 Regression Residual Total df Mean Square 9,611 ,001 F 9180,030 Sig ,000 t 95,812 28,835 Sig ,000 ,000 The independent v ariable is P Coeffi ci ents Unstandardized Coef f icients B St d Error ,984 ,010 ,543 ,019 ln(P) (Constant) St andardized Coef f icients Beta 1,000 The dependent v ariable is ln(C) C Observed 40.00 Power 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 P 50.00 60.00 70.00 Phụ lục 10: Tƣơng quan cacbon với sinh khối khô cá thể chung cho cấp đất theo hàm Power Curve Fit Model Description Model Name Dependent Variable Equation Independent Variable Constant Variable Whose Values Label Observ at ions in Plots MOD_11 C Power a P Included Unspecif ied a The model requires all non-missing v alues t o be posit iv e Case Processing Summary N Total Cases Excluded Casesa Forecasted Cases Newly Created Cases 28 0 a Cases with a missing v alue in any v ariable are excluded f rom the analy sis Variable Processing Summary Variables Dependent Independent C P Number of Positiv e Values 28 28 Number of Zeros Number of Negativ e Values 0 0 Number of Missing Values 0 0 Power User-Missing Sy stem-Missing Model Summary R ,997 R Square ,994 Adjusted R Square ,993 St d Error of the Estimate ,107 The independent v ariable is P ANOVA Sum of Squares 45,855 ,296 46,151 Regression Residual Total df 26 27 Mean Square 45,855 ,011 F 4024,042 Sig ,000 t 63,435 16,060 Sig ,000 ,000 The independent v ariable is P Coeffi ci ents Unstandardized Coef f icients B St d Error ,994 ,016 ,244 ,015 ln(P) (Constant) St andardized Coef f icients Beta ,997 The dependent v ariable is ln(C) C Observed 60.00 Power 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 50.00 100.00 P 150.00 200.00 Phụ lục 11: Tƣơng quan cacbon cá thể cấp đât II với D1,3 theo hàm Power Model Description Model Name Dependent Variable Equation Independent Variable Constant Variable Whose Values Label Observ at ions in Plots MOD_3 c2 Power a d2 Included Unspecif ied a The model requires all non-missing v alues t o be posit iv e Case Processing Summary N Total Cases Excluded Casesa Forecasted Cases Newly Created Cases 0 a Cases with a missing v alue in any v ariable are excluded f rom the analy sis Variable Processing Summary Variables Dependent Independent c2 d2 Number of Positiv e Values 7 Number of Zeros Number of Negativ e Values 0 0 Number of Missing Values 0 0 User-Missing Sy stem-Missing Model Summary R 995 R Square 990 Adjusted R Square 988 St d Error of the Estimate 137 The independent v ariable is d2 ANOVA Regression Residual Total Sum of Squares 9.524 093 9.617 df Mean Square 9.524 019 F 510.917 Sig .000 t 22.603 5.081 Sig .000 004 The independent v ariable is d2 Coeffi ci ents ln(d2) (Constant) Unstandardized Coef f icients B St d Error 2.096 093 166 033 St andardized Coef f icients Beta 995 The dependent v ariable is ln(c2) c2 Observed 40.00 Power 30.00 20.00 10.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 d2 10.00 12.00 14.00 Phụ lục 12: Tƣơng quan cacbon cá thể cấp đât IV với Hvn theo hàm Power Model Description Model Name Dependent Variable Equation Independent Variable Constant Variable Whose Values Label Observ at ions in Plots MOD_8 c4 Power a h4 Included Unspecif ied a The model requires all non-missing v alues t o be posit iv e Case Processing Summary N Total Cases Excluded Casesa Forecasted Cases Newly Created Cases 0 a Cases with a missing v alue in any v ariable are excluded f rom the analy sis Variable Processing Summary Variables Dependent Independent c4 h4 Number of Positiv e Values 7 Number of Zeros Number of Negativ e Values 0 0 Number of Missing Values 0 0 User-Missing Sy stem-Missing Power Model Summary R 1.000 R Square 999 Adjusted R Square 999 The independent v ariable is h4 St d Error of the Estimate 044 ANOVA Regression Residual Total Sum of Squares 10.506 010 10.516 df Mean Square 10.506 002 F 5465.044 Sig .000 t 73.926 16.322 Sig .000 000 The independent v ariable is h4 Coeffi ci ents Unstandardized Coef f icients B St d Error 2.248 030 072 004 ln(h4) (Constant) St andardized Coef f icients Beta 1.000 The dependent v ariable is ln(c4) c4 Observed 20.00 Power 15.00 10.00 5.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 h4 10.00 12.00 MỘT SỐ HÌNH ẢNH NGHIÊN CỨU TẠI HIỆN TRƢỜNG Ảnh Chặt hạ tiêu chuẩn Ảnh Thu gom bụi ô thứ cấp Ảnh Phân thành phận riêng biệt Ảnh Thu gom vật rơi rụng ô thứ cấp Ảnh Phân thành phân Ảnh Lấy mẫu đất nghiên cứu Ảnh Lấy mẫu gỗ trƣờng Ảnh Nghiên cứu phẫu diện đất Ảnh Rừng trồng Keo lai tuổi Phú thọ Ảnh 10 Rừng trồng Keo lai tuổi Hịa Bình ... 1992) Số trứng giun/1kg đất Đánh giá 100 - Đất không ô nhiễm 100 – 300 - Đất bị ô nhiễm nhẹ 300 - Đất bị ô nhiễm nặng - Dựa vào số vệ sinh (CSVS) áp dụng cho y tế nông nghiệp CSVS = Nitoanbuin... rừng 1.2.3 Nghiên cứu khả hấp thụ CO2 rừng 1.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng rừng đến môi trường đất 11 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước 12 1.3.1 Nghiên cứu Keo lai 12 1.3.2 Nghiên cứu sinh khối... 1.3.3 Nghiên cứu khả hấp thụ CO2 rừng 17 1.3.4 Nghiên cứu khả cải tạo đất rừng 20 iv 1.4 Nhận xét đánh giá chung 22 Chương Đối tượng, phạm vi, nội dung phương pháp 24 nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên