Mơ hình rừng trồng Khu vực trồng Tuổi rừng Hvn (m) S% Hmax (m) Hmin (m) Cây keo lá tràm Khu vực đỉnh bãi thải Đông Cao
Sơn
6 tháng 0,9 9,34 1,40 0,80
1 tuổi 1,3 12,65 1,68 0,92
Khu vực Khe Rè (phía Cửa Ơng)
6 tháng 0,83 8,36 1,0 0,65
1 tuổi 1,23 10,53 1,46 1,00
Khu vực Vũ Mơn( Phía Mơng
Dương)
6 tháng 1,15 11,60 1,50 0,8
1 tuổi 1,45 13,70 1,8 1,1
Mơ hình rừng trồng Khu vực trồng Tuổi rừng Hvn (m) S% Hmax (m) Hmin (m)
Thông nhựa thải Đông Cao
Sơn 1 tuổi 1,67 15,26 2,34 1,0
Khu vực Khe Rè (phía Cửa Ơng)
6 tháng 1,04 10,35 1,33 0,75 1 tuổi 1,54 14,27 2,03 1,05 Khu vực Vũ Mơn (Phía Mơng Dương) 6 tháng 1,21 11,9 1,66 0,76 1 tuổi 1,87 16,12 2,54 1,2
Qua kết quả bảng 3.7 cho ta thấy một số loài cây trồng chủ yếu trong dự án cải tạo bãi thải Đông Cao Sơn mà đề tài lựa chọn nghiên cứu sinh trưởng về chiều cao cây đều có khả năng tăng dần theo tuổi của cây cũng như gia tăng dần về tốc độ sinh trưởng hàng năm cụ thể như sau:
Đối với Keo lá tràm (đo đếm tháng 8/2017) sau 1năm tuổi có Hvn dao động từ 0,83 m đến 1,15 m mỗi khu vực rừng trồng. Nếu so với rừng trồng thơng thường thì khả năng sinh trưởng về chiều cao của cây keo lá tràm là thấp hơn, nhưng trên điều kiện đất đá khắc nghiệt của bãi thải khai thác thán thì đó là điều rất tốt, hé mở ra hy vọng cho việc cải tạo môi trường bãi thải mỏ than ở Quảng Ninh. Tuy nhiên, hệ số biến động (S%) cũng dao đông từ 8,36% đến 13,7% đã thể hiện sự phân hóa và biến động về cỡ chiều cao, nguyên nhân dẫn đến dự biến động này một phần do tính chất đá trên bề mặt bãi thải không đồng nhất, một phần nguyên nhân cũng có thể do cây có nguồn gốc từ hạt.
Cây Thông nhựa ở các khu vực rừng trồng cũng có sự thay đổi rõ rệt qua thời gian cụ thể: tại khu vực Vũ Mơn có sự tăng trưởng mạnh nhất từ 1,21m (2/2017) tăng lên 1,87m (8/2017), thấp nhất là khu vực Khe Rè từ 1.04m (2/2017) đến 1,54m (8/2017). Sự tăng trưởng này đã có thấy rằng cây Thơng nhựa có sự tăng trưởng nhanh về kích thước và chiều cao trên điều kiện đất đá khắc nghiệt của bãi thải khai thác than. Từ việc thành
công của cây Thông nhựa trồng trên các cồn cát ven biển thì cây Thơng nhựa cũng nằm trong nhóm đối tượng cây có triển vọng cho việc cải tạo môi trường bãi thải mỏ than ở Quảng Ninh. Mặc dù gia tăng về chiều cao theo tuổi của cây nhưng hệ số biến động S% cũng tăng, điều này dã thể hiện sự phân hóa và biến động về cỡ chiều cao của Thông nhựa trồng tại bãi thải Đông Cao Sơn. Nguyên nhân này là do Thông nhựa là cây sinh trưởng nhanh và tốc độ sinh trưởng cũng phụ thuộc vào điều kiện lập địa; ở các vị trí khác nhau có sự khác nhau về dinh dưỡng đất do quá trình bốc xúc đất đá và đổ thải của mỏ than ở độ sâu khác nhau, thành phần cơ giới khơng đồng đều nên ảnh hưởng đến tính chất đất trên các bãi thải.
Qua biểu đồ 3.2 cho thấy đường cong biểu hiện tốc độ sinh trưởng chiều cao của cả hai mơ hình cây Keo lá tràm và cây Thơng nhựa trồng trong dự án đều có xu hướng đi lên, tốc độ tăng trưởng nhanh theo thời gian. So sánh 2 mơ hình này cho thấy cây thơng nhựa có sự sinh trưởng Hvn lớn hơn so với cây keo lá tràm.
3.4. Khả năng cải tạo độ phì đất của các lồi cây trồng trong dự án sau 1 năm tuổi
Rừng, bất kể là loại rừng gì (phịng hộ, sản xuất hay đặc dụng) đều có ý nghĩa phịng hộ mơi trường tốt. Chức năng phịng hộ mơi trường của rừng được thể hiện trên nhiều khía cạnh như bảo vệ đất, chống xói mịn, điều tiết nguồn nước, làm sạch khơng khí, giảm tiếng ồn, điều hồ khí hậu,…Chức năng to lớn ấy của rừng được ví như là “lá phổi xanh của hành tinh chúng ta” hoặc “mỗi gốc cây là một cơng trình thuỷ
lợi”,…Trong phạm vi đề tài này chỉ xem xét hiệu quả mơi trường của rừng trên khía cạnh cải thiện tính chất đất.
Thừa kế kết quả phân tích đất trong hồ sơ thiết kế kỹ thuật thực hiện Dự án cải tạo môi trường bãi thải Đông Cao Sơn, tỉnh Quảng Ninh trước khi trồng cây và điều tra bổ sung các mẫu đất trên diện tích rừng đã trồng 1 năm tuổi của ba khu vực khác nhau trên bãi thải Đông Cao Sơn, thời điểm lấy mẫu đất tháng 8 năm 2017. Kết quả phân tích đất được thể hiện ở bảng 3.8 nhưsau:
Bảng 3. 8: Kết quả phân tích đất trước và sau khi trồng cây 1 năm tại Bãi thải Đơng Cao Sơn Mơ hình rừng trồng Mơ hình Thời điểm pHKCl Ndt CHC (%) P2O5dt (mg/100g) K2Odt (mg/100g) Thành phần cơ giới Cây Keo lá tràm
Khu Đỉnh bãi thải Đông Cao Sơn
2016 3,8 0,5 0,32 0,45 0,50 Cát 2017 4,2 0,71 0,93 0,59 0,73 Cát pha Khu Vực Ke Rè 2016 3,65 0,6 0,49 0,38 0,40 Cát 2017 3,97 0,67 0,84 0,42 0,57 Cát pha Khu Vực Vũ Môn 2016 3,47 0,4 0,53 0,35 0,60 Cát 2017 3,52 0,51 0,97 0,41 0,90 Cát pha Cây Thông nhựa
Khu Đỉnh bãi thải
Đông Cao Sơn 2016 3,8 0,5 0,32 0,45 0,5 Cát 2017 4,35 0,77 0,87 0,42 0,78 Cát pha Khu vực Khe Rè 2016 3,65 0,6 0,49 0,38 0,4 Cát 2017 4,01 0,63 0,77 0,43 0,79 Cát pha Khu Vực Vũ Môn 2016 3,47 0,4 0,53 0,35 0,6 Cát 2017 4,15 0,55 0,78 0,53 0,87 Cát pha
a. Về độ chua của đất:
Việc nghiên cứu độ chua của đất là rất cần thiết, độ chua pHKCl biểu hiện của một phần độ chua trao đổi của đất và được đặc trưng bởi hàm lượng H+ và Al3+ có mặt trong dung dịch đất và trong phức hệ hấp phụ. Độ chua quyết định đến chiều hướng và tốc độ của của các phản ứng lý, hóa học đất như: sự phá hủy các chất vô cơ và khống hóa các chất hữu cơ trong đất, sự đồng hóa các chất dinh dưỡng của thực vật, hoạt động của các hệ vi sinh vật đất…Mỗi loại cây trồng thích nghi với độ pH nhất định. Đa số các loại cây trồng thích ứng ở đất trung tính (pH từ 6 -7), một số cây có thể chịu được đất chua như chè (pH: 4,8-5,5), khoai tây (pH: 4,8-5,4), nhưng đối với một số cây rừng có thể chịu được đất có pH < 4,5.
Từ kết quả ở bảng 3.7 cho thấy so với năm 2016 khi chưa trồng rừng cải tạo mơi trường bãi thải Đơng Cao Sơn thì sau khi trồng rừng 1 năm pH của đất đã được cải thiện nhiều cụ thể đất tại khu vực Đỉnh bãi thải Đông Cao Sơn +300 pH đã tăng từ 3,8 lên 4,2 đối với mơ hình trồng cây keo lá tràm và từ 3,8 đến 4,35 đối mơ hình rừng trồng thông nhựa; khu vực Ke Rè pH tăng từ 3,65 - 3,97 (rừng trồng cây Keo lá tràm) và từ 3,65 – 4,01 (rừng trồng cây Thông nhựa); khu vực Vũ Mơn cũng có sự tăng nhẹ pH tăng từ 3,47 – 3,52 (rừng trồng cây keo lá tràm) và từ 3,47 – 4,5 (rừng trồng cây thông nhựa)
b. Hàm lƣợng chất hữu cơ (CHC) tổng số
Chất hữu cơ là một trong 4 hợp phần cơ bản của đất: phần khoáng, phần CHC, khơng khí và dung dịch đất. Chất hữu cơ có tác dụng cải thiện cấu trúc đất làm cho đất tơi xốp và duy trì độ bền cấu trúc đất. Ngồi ra CHC cịn đóng vai trị như là cầu nối gắn kết giữa các phần tử keo đất. Chúng tạo cho đất có tính đệm nhờ khả năng hấp phụ cao với các nguyên tố kim loại. Đặc biệt đối với đất chua chứa nhiều Al3+ chất hữu cơ góp phần làm ổn định tính chất đất.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chất hữu cơ tổng số của các mơ hình rừng trồng có xu hướng được cải thiện rõ rệt so với trước năm 2016 (trước khi trồng rừng). Ở Khu
vực Đỉnh bãi thải hàm lượng CHC đã tăng từ 0,32% lên 0,93%; Khu vực Khe Rè CHC tăng từ 0,49% lên 0,84%; khu vực Vũ Môn CHC tăng từ 0,53% lên 0,97% . Như vậy ta thấy rằng hàm lượng chất hữu cơ tổng số ở các tầng mặt ở các mơ hình đều được cải thiện rõ rệt. Điều này có thể được giải thích là do:
Thứ nhất: Với các loại rừng trồng ở khu vực nghiên cứu thì các chất xanh từ các sản phẩm rơi rụng (như rễ, thân , cành, lá…) sẽ được trả lại cho đất thơng qua các q trình phân hủy và tổng hợp lý-hóa-sinh học đã làm cho hàm lượng mùn tăng lên.
Thứ hai: Rừng trồng với bộ rễ và tán lá đã làm giảm phần nào tác động xấu của hạt mưa và dòng chảy đối với đất nên hàm lượng mùn được giữ lại và có hàm lượng lớn hơn đất đối chứng là hợp lý.
c. Hàm lƣợng Nito dễ tiêu
Nitơ dễ tiêu trong đất tồn tại dưới dạng vô cơ, chủ yếu là NH4+, NO3- và các hợp chất hữu cơ phân tử bé khác mà cây trồng có thể trực tiếp sử dụng dễ dàng. Do hàm lượng amoni (NH4+) và nitơrat (NO3-) thấp và luôn biến động, lại thường xuyên được bổ sung do quá trình khống hóa chất hữu cơ nên trên thực thế kết quả phân tích NH4+và NO3- khơng phản ánh đầy đủ khả năng cung cấp Nitơ dễ tiêu của đất, vì vậy Nitơ dễ tiêu trong đất thường được đánh giá thông qua Nitơ thủy phân (NTP).
Số liệu ở bảng 3.7 cho thấy rằng ở tất cả các mơ hình rừng trồng hàm lượng N đều có xu hướng tăng lên, Hàm lượng N dễ tiêu tăng cao nhất ở mơ hình rừng trồng cây keo lá tràm tại khu vực đỉnh bãi thải tăng từ 0,5 lên 0,77mg/100g đất, và thấp nhất ở mơ hình trồng cây thơng nhựa tại Khu vực Khe Rè chỉ tăng từ 0,6 lên 0,63mg/100g đất. Điều này có thể là do cây keo lá tràm và cây thơng nhựa là hai lồi cây họ đậu, rễ có nốt sần nên khả năng cố định Nito khơng khí cao, trong hai lồi cây này ta thấy rằng cây keo lá tràm có khả năng cố định đạm tốt hơn.
d. Hàm lƣợng Photpho dễ tiêu (P2O5dt)
Photpho thường tồn tại trong đất dưới dạng hợp chất hữu cơ và vô cơ, photpho vô cơ chiếm chủ yếu gần một nửa photpho tổng số. Photpho dễ tiêu trong đất gồm: các
nhóm hịa tan trong nước, trong axit hoặc bazơ yếu, dạng này cây trồng có thể hút và sử dụng trực tiếp được. Hàm lượng Photpho dễ tiêu trong đất dao động phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: trình độ canh tác, cơ cấu cây trồng, điều kiện địa chất.
Kết quả nghiên cứu các mẫu đất nghiên cứu ở bảng 3,7 cho thấy rằng hàm lượng P2O5dt ở tầng mặt trong đất ở mơ hình rừng trồng cây thơng nhựa khu vực Vũ Môn được cải thiện rõ nhất tăng từ 0,35 mg/100g đất lên đến 0,53mg/100g đất và thấp nhất là ở mơ hình rừng trồng cây keo lá tràm khu vực Khe Rè tăng từ 0,38 mg/100g đất lên 0,42mg/100g đất.
Hàm lượng Photpho dễ tiêu ở trong đất nghiên cứu ở ngưỡng nghèo có thể là do: Bản chất của photpho trong đất chủ yếu tồn tại ở dưới dạng liên kết hợp chất phức, mà trong đất bãi thải khơng có cây che phủ dễ bị rửa trơi nên tích lũy khá nhiều sắt, nhôm tạo ra liên kết rắn Photpho với sắt và nhôm- AlPO4, FePO4 là chất rắn bền làm giảm đáng kể lượng P2O5dt trong đất.
e. Hàm lƣợng K2O dễ tiêu trong đất nghiên cứu
Số liệu phân tích hàm lượng K2Odễ tiêu ở bảng 3.7 cho thấy: đất tại khu vực nghiên cứu có hàm lượng K2Odt ở tầng đất mặt dao động từ 0,35 – 0,59 (mg/100g đất). Như vậy đất tại khu vực nghiên cứu có hàm lượng K2Odt thuộc loại rất nghèo. Điều này có thể giải thích là do: q trình xói mịn rửa trơi ở khu vực này diễn ra mạnh mẽ.
Theo kết quả phân tích đất ở các khu vực nghiên cứu cho thấy, đất tại khu vực nghiên cứu không đảm bảo đủ lượng Kali cho nhu cầu của cây trồng, đặc biệt là cây lâm nghiệp, vì vậy việc đầu tư bón thêm phân Kali cho đất để đạt được hiệu quả kinh tế cao là rất cần thiết.
3.5. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật trồng rừng cải tạo môi trƣờng bãi thải khai thác than ở tỉnh Quảng Ninh khai thác than ở tỉnh Quảng Ninh
3.5.1. Quan điểm và định hướngchung
Phát triển trồng rừng cải tạo môi trường các bãi thải mỏ than ở Quảng Ninh cần có quan điểm tổng hợp, gắn phát triển trồng rừng cải tạo môi trường bãi thải mỏ với quy hoạch
phát triển kinh tế - xã hội của địa phương, từng bước nâng cao đời sống, nhận thức của người dân và nâng cao chất lượng sản phẩm và bảo vệ môi trường.
Phát triển trồng rừng cải tạo môi trường phải dựa trên các điều kiện cụ thể của từng mỏthan.
Tăng cường ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật về giống cây trồng, kỹ thuật lâm sinh và sử dụng đất dốc bền vững nhằm nâng cao năng suất và chất lượng rừng, đáp ứng cả yêu cầu về kinh tế, xã hội và bảo vệ mơitrường.
Vì các bãi thải mỏ sau khai thác than rất phân tán và manh mún, gần khu dân cứ, thêm vào đó là địa hình chia cắt, độ dốc lớn, đất đá chưa ổn định dễ bị sạt lở, rửa trơi khi gặp mưa bão. Vì vậy, phát triển trồng cải tạo mơi trường trên các bãi thải cần kết hợp hài hồ giữa trồng rừng tập trung quy mơ lớn với trồng rừng quy mô nhỏ và trồng cây phân tán xung quanh khai trường khai thác than và các bãi đổthải.
3.5.2. Các biện pháp kỹ thuật
3.5.2.1. Biện pháp kỹ thuật công trình
Kế thừa một số biện pháp được áp dụng trong dự án cải tạo môi trường bãi thải Đông Cao Sơn và tham khảo các nhà quản lý trong lĩnh vực có liên quan, đề tài đưa ra một số biện pháp về kỹ thuật cơng trình như sau:
Kỹ thuật ổn định bãi thải: Trong điều kiện hiện tại, việc ổn định bãi thải chủ yếu gồm các việcsau:
+ Tạo hình bãi thải: Theo một số nghiên cứu cho thấy độ ổn định của các bãi thải chỉ có thể được đảm bảo khi góc dốc sườn tầng thải ≤ 320. Tuy nhiên, hầu hết các bãi thải đều đã đổ thải từ lâu nên góc dốc sườn tầng của các bãi thải thường > 320. Hơn nữa, do điều kiện mặt bằng không cho phép, phải hạn chế đến mức tối đa việc san cắt tầng để giảm thiểu khối lượng vật liệu thải cần di dời đi chỗ khác, do vậy, hình thể bãi thải thường được tạo hình đólà: Giữ ngun góc dốc sườn tầng bãi thải như hiện tại (36 – 380); Giữ nguyên góc dốc bờ bãi thải như hiện tại (260); Chiều cao tầng bãi thải thường dao động từ 25 – 50m.
+ Tạo mặt tầng và đê chắn mép tầng: Mặt tầng có chiều rộng từ 10 – 20m. Chiều rộng mặt tầng chỉ đủ để phương tiện cơ giới có thể đi lại phục vụ cho việc kiểm tra, chăm sóc cây cối, vận chuyển phương tiện, vật tư phục vụ việc tu bổ mặt tầng và các cơng trình khác trên bãi thải.
Đê chắn mép tầng có kích thước đảm bảo an toàn cho người và phương tiện khi đi lại trên mặt tầng, ngăn nước mặt tầng không để chảy tràn thẳng xuống sườn tầng gây xói lở sườn tầng. Sử dụng đất đá thải tạo nên đê chắn mép tầng. Trong trường hợp sử dụng mặt tầng làm mương thoát nước trực tiếp, cần phải chú ý có giải pháp kè chân đê (xây tường đá hộc, kè đá hộc khan) để chống xói lở chânđê.
+ Kè chân bãi thải và chân tầng thải:Tường kè được xây dựng dọc chân tầng và chân bãi thải nhằm mục đích là ngăn đất đá sạt lở, trôi lấp; bảo vệ chân tầng, làm mương thoát nước; làm trụ đỡ hệ thống khung chống xói mịn. Kích thước tường kè xác định căn cứ theo mục đích sử dụng, điều kiện địa chất cơng trình trên cơ sở đảm bảo an toàn và ổn định lâu dài.
+ Tạo hệ thống thoát nước mặt tầng và sườn tầng:
Xây dựng mương thoát nước tại chỗ chân tầng thải và chân bãi thải. Mương thoát nước mặt tầng có thể là mương đất tự nhiên đào trên mặt tầng hoặc có thể xây bằng đá hộc. Mương thoát nước sườn tầng cần được xây dựng vững chắc, có biện pháp chống trượt. Mương nên có dạng mương hở, kết cấu bê tông hoặc kết hợp bê tông và đá hộc. Trong điều kiện cho phép có thể sử dụng ống composit thay mương.
3.5.2.2. Biện pháp kỹ thuật lâm sinh
* Chọn loại cây trồng trên bãi thải, do yêu cầu cần nhanh chóng phủ xanhbề mặt để chống hình thành và phát tán bụi, xói lở… các loại thực vật trồng trên bãi thải cần phải đáp ứng các yêu cầu sau:
+ Có khả năng nhanh chóng thích nghi với khí hậu và có sức chịu đựng lâu dài với những biến đổi của thời tiết (nhiệt độ cao, thời gian khô cằn kéo dài…) và với đặc tính lý hố khơng thuận lợi của đất đáthải;
+ Có khả năng sinh trưởng nhanh, đặc biệt trong những năm đầu mới trồng, có khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng là các chất khó đồng hố;
+ Có hệ rễ phát triển mạnh, nhanh và có thể chịu được những biến động bụi vùi lấp, trôi gốc rễ…
+ Một số định hướng trong việc lựa chọn loại cây trồng trên bãi thải: Đối với các bãi thải đã tồn tại từ 5 – 10 năm. Các bãi thải này đã tương đối ổn định nên có thể