Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Nghiên cứu giải pháp chống thoái hóa, phục hồi và phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa

Chia sẻ: Tri Lễ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:110

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu: Tìm hiểu thêm về chu trình dinh dưỡng của rừng Luồng trồng thuần loài tại Thanh Hóa; góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận cho việc kinh doanh rừng Luồng bền vững. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Nghiên cứu giải pháp chống thoái hóa, phục hồi và phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa

i LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Lâm nghiệp theo chương trình đào tạo Thạc sĩ Lâm nghiệp khóa 17, giai đoạn 2009 - 2011, Luận văn là một trong những nội dung nghiên cứu quan trọng của nhiệm vụ cấp thiết mới phát sinh tại địa phương: “Nghiên cứu các giải pháp chống thoái hóa, phục hồi và phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa”. Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của Khoa Sau Đại học cũng như của các thầy, cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp và các cán bộ nghiên cứu Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới PGS.TS Trần Văn Con - TS Đặng Thịnh Triều người hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức quý báu và dành những tình cảm tốt đẹp cho tác giả trong suốt thời gian công tác, học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn. Tác giả xin cảm ơn phòng Nghiên cứu Kỹ thuật Lâm sinh, Chi cục Lâm nghiệp Thanh Hóa, các Ban Quản lý rừng phòng hộ, các công ty Lâm nghiệp tỉnh Thanh Hóa, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả triển khai đề tài cũng như thu thập số liệu ngoại nghiệp phục vụ cho luận văn. Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn này. Tôi xin cam đoan số liệu thu thập và kết quả tính toán là trung thực và được trích dẫn rõ ràng. Hà Nội, năm 2011 Tác giả
ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các từ viết tắt................................................................................... iv Danh mục các bảng .......................................................................................... vi Danh mục các hình ......................................................................................... viii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 4 1.1. Trên thế giới ............................................................................................ 4 1.2. Ở Việt Nam ............................................................................................ 14 Chương 2: MỤC TIÊU - PHẠM VI - NỘI DUNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 26 2.1. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................. 26 2.2. Đối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu của đề tài ......................... 26 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 26 2.2.2. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu ...................................................... 26 2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 27 2.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 27 2.4.1. Quan điểm và cách tiếp cận ............................................................. 27 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể ...................................................... 31 2.4.3. Phương pháp nội nghiệp .................................................................. 39 Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 40 3.1. Điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội huyện Ngọc Lặc ......................... 40 3.1.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................... 40 3.1.2. Điều kiện dân số – kinh tế - xã hội .................................................. 43 3.2. Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội huyện Bá Thước ......................... 44 3.2.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................... 44
iii 3.2.2. Điều kiện dân sinh – kinh tế - xã hội............................................... 46 3.3. Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội huyện Lang Chánh ...................... 49 3.3.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................... 49 3.3.2. Điều kiện dân sinh - kinh tế - xã hội ............................................... 51 3.4. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội của 3 huyện ..... 52 3.4.1. Thuận lợi.......................................................................................... 52 3.4.2. Khó khăn ......................................................................................... 53 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 55 4.1. Sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Luồng ................................................ 55 4.1.1. Cấu trúc sinh khối cây cá lẻ Luồng ................................................. 55 4.1.2. Sinh khối lâm phần Luồng tại khu vực nghiên cứu ........................ 60 4.2. Nghiên cứu lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất từ vật rơi rụng và vật liệu để lại sau khai thác của rừng Luồng ...................................................... 63 4.2.1. Nghiên cứu hàm lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất từ vật rơi rụng.... 64 4.2.2. Nghiên cứu hàm lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất từ vật liệu để lại sau khai thác ......................................................................................... 68 4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các công thức bón phân tới các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của rừng Luồng tại huyện Bá Thước ........................... 71 4.3.1. Ảnh hưởng của phân bón đến sinh trưởng đường kính và chiều cao của cây Luồng ở Bá Thước ....................................................................... 72 4.3.2. Ảnh hưởng của phân bón đến hệ số sinh măng của lâm phần Luồng tại huyện Bá Thước ................................................................................... 75 4.4. Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật nhằm phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa .................................................................................... 79 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ .......................................................... 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Giải thích nghĩa C1.3 Chu vi ngang ngực Ca Canxi CTTN Công thức thí nghiệm D1.3 Đường kính ngang ngực G Tiết diện ngang thân cây Hvn Chiều cao vút ngọn K Kali k Thời gian phân hủy (năm) M Trữ lượng rừng Mg Magie Mk(c) Sinh khối khô cành sau khi sấy ở 1050C (kg) Mk(l) Sinh khối khô lá sau khi sấy ở 1050C (kg) Mk(n) Sinh khối khô ngọn sau khi sấy ở 1050C (kg) Mk(t) Sinh khối khô thân sau khi sấy ở 1050C (kg) Mkhô/cây Tổng sinh khối khô cây cá lẻ sau khi sấy ở 1050C (kg) Mki Khối mẫu khô của bộ phận i sau khi sấy (kg)
v Mt(c) Sinh khối tươi cành (kg) Mt(l) Sinh khối tươi lá (kg) Mt(n) Sinh khối tươi ngọn (kg) Mt(t) Sinh khối tươi thân (kg) Mti Khối mẫu tươi của bộ phận i (kg) Mtươi/cây Tổng sinh khối tươi cây cá lẻ (kg) N Nitơ N(cây/ha) Mật độ rừng Luồng P Photpho Si Silicate T Thời gian phân hủy (năm) Wi Hàm lượng nước trong bộ phận i (%) X Lượng vật rơi rụng còn thừa lại sau thời gian phân hủy nhất định X0 Lượng vật rơi rụng trước khi bắt đầu phân hủy
vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Số lượng cây mẫu chặt theo tuổi và cấp kính 32 2.2 Khối lượng vật rơi rụng dưới tán rừng Luồng theo tháng 35 2.3 Điều tra sinh trưởng rừng Luồng 38 Các công thức thí nghiệm bón phân tại Bá Thước – 2.4 38 Thanh Hóa Cấu trúc sinh khối khô cây cá lẻ Luồng tại khu vực 4.1 55 nghiên cứu Sinh khối cây cá lẻ Luồng tại khu vực nghiên cứu phân 4.2 58 theo chất lượng (cấp kính) Tỷ lệ nước trong các bộ phận của cây Luồng ở các cấp 4.3 59 tuổi khác nhau (%) Số lượng cây Luồng phân theo chất lượng tại khu vực 4.4 61 nghiên cứu Khối lượng sinh khối theo chất lượng tại khu vực 4.5 61 nghiên cứu Tổng hợp khối lượng vật rơi rụng tính theo tháng tại 4.6 65 huyện Bá Thước 4.7 Hàm lượng dinh dưỡng trong các bộ phận cây Luồng 68 Hàm lượng dinh dưỡng của vật liệu sau khai thác tại 4.8 69 Bá Thước
vii So sánh hàm lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất và 4.9 70 lượng dinh dưỡng mang ra khỏi rừng Kết quả phân tích phương sai về ảnh hưởng của phân 4.10 bón đối với chỉ tiêu đường kính ngang ngực và chiều cao 72 của lâm phần Luồng Kiểm tra sự sai khác sinh trưởng D1.3 và Hvn giữa các 4.11 73 CTTN Phân nhóm ảnh hưởng của phân bón đến sinh trưởng 4.12 74 đường kính và chiều cao cây Luồng So sánh mức tăng trưởng đường kính ngang ngực và 4.13 chiều cao trung bình của cây Luồng trước và sau khi 75 bón phân Kết quả phân tích phương sai về ảnh hưởng của phân 4.14 76 bón đối với hệ số sinh măng của lâm phần Luồng Kiểm tra sự sai khác của hệ số sinh măng giữa các 4.15 77 CTTN 4.16 Phân nhóm ảnh hưởng của phân bón đến hệ số sinh măng 78
viii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1 Chu trình vật chất hệ sinh thái rừng 28 2.2 Sơ đồ trình tự các bước nghiên cứu 30 Tổng sinh khối khô cây cá lẻ Luồng ở các bộ phận 4.1 56 khác nhau 4.2 So sánh khối lượng sinh khối tính trên 1ha của 3 huyện 62 4.3 Sinh khối vật rơi rụng theo từng tháng tại huyện Bá Thước 66
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong hầu hết các hệ sinh thái nói chung và hệ sinh thái rừng nói riêng, tuần hoàn dinh dưỡng được diễn ra liên tục nhờ hai quá trình hấp thu và hoàn trả, cây rừng sử dụng các chất dinh dưỡng khoáng từ đất để sinh trưởng, phát triển, đồng thời hoàn trả lại dinh dưỡng cho đất thông qua vật rơi rụng. Hai quá trình này có mối liên hệ mật thiết với nhau tạo nên vòng tuần hoàn dinh dưỡng khoáng. Nghiên cứu đặc điểm vật rơi rụng dưới tán rừng có ý nghĩa quan trọng trong lâm nghiệp. Vật rơi rụng là một yếu tố hợp thành hệ sinh thái rừng, là khâu quan trọng trong tuần hoàn vật chất. Vật rơi rụng thể hiện rõ nét quá trình trao đổi qua lại giữa hệ sinh thái rừng và môi trường, có thể nói đây là chu trình tuần hoàn vật chất và năng lượng lớn nhất trong tự nhiên, sản phẩm của quá trình phân giải vật rơi rụng chính là nguồn bổ sung dinh dưỡng tốt và lâu dài nhất cho đất, giúp duy trì độ phì cho đất rừng, đồng thời nó còn góp phần làm giảm tốc độ dòng chảy mặt, hạn chế xói mòn, tăng khả năng thấm và giữ nước cho đất. Những nghiên cứu về đặc điểm vật rơi rụng của rừng chính là cơ sở xây dựng các biện pháp kỹ thuật bảo vệ đất và dự đoán nhu cầu dinh dưỡng của cây rừng. Mặt khác, trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cây rừng nếu chỉ dựa vào lượng dinh dưỡng khoáng có trong đất và từ lượng vật rơi rụng thì năng suất và chất lượng sản phẩm rừng sẽ không đạt hiệu quả cao. Với mục tiêu của các nhà lâm học là phát triển rừng bền vững, phát huy tối đa được các chức năng của hệ sinh rừng thì việc nghiên cứu tìm ra các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phù hợp cho từng đối tượng rừng là việc làm hết sức quan trọng. Bón phân chính là một trong những biện pháp kỹ thuật thâm canh
2 mang lại hiệu quả cao, nó góp phần bổ sung lượng dinh dưỡng thiếu hụt cho hệ sinh thái rừng một cách nhanh chóng và kịp thời nhất mà bất cứ một loại cây trồng nào, muốn tăng năng suất và chất lượng cũng đều cần phải có sự tác động của phân bón. Luồng (Dendrocalamus barbatus Hsuech et D.Z.Li) là một trong những loài cây đa tác dụng và có giá trị kinh tế cao. Với đặc điểm dễ gây trồng, mức đầu tư thấp, khi trưởng thành lại được khai thác hàng năm nên Luồng đã mang lại thu nhập thường xuyên, đảm bảo lấy ngắn nuôi dài cho người dân làm nghề rừng. Ngoài ra, rừng trồng Luồng còn có khả năng phòng hộ tốt nên đã trở thành loài cây trồng rừng chính và đóng vai trò là nguồn thu nhập lớn ở nhiều địa phương trên cả nước. Thanh Hóa là một địa phương điển hình có diện tích trồng Luồng lớn nhất cả nước (gần 70.000 ha, với trữ lượng khoảng 102 triệu cây, chiếm khoảng 55% tổng diện tích Luồng cả nước)[26], thu nhập từ kinh doanh rừng Luồng có ảnh hưởng lớn đến đời sống nhân dân tại đây. Tuy nhiên, qua thời gian dài kinh doanh dài, nhiều diện tích rừng Luồng ở Thanh Hóa đã và đang bị thoái hóa. Nguyên nhân chủ yếu là do khâu trồng và khai thác, sức ép của đời sống nên nhiều hộ dân khai thác không theo quy trình, quy phạm. Điều này gây ảnh hưởng lớn đến năng suất, chất lượng cũng như thu nhập của người dân từ rừng Luồng. Khi hiệu quả sản xuất của cây Luồng trên đơn vị diện tích không cao so với các loài cây trồng khác thì có thể rừng Luồng sẽ bị thu hẹp và bị thay thế. Ngoài ra, Luồng được coi là loài cây “tham lam” về dinh dưỡng, nếu chỉ dựa trên lượng dinh dưỡng hoàn trả từ vật rơi rụng thì rừng Luồng sẽ mau chóng bị thoái hóa, phát triển kém, từ đó làm giảm năng suất và chất lượng sản phẩm [31].
3 Như vậy, một vấn đề lớn được đặt ra là: Làm thế nào để kinh doanh rừng Luồng bền vững? Xuất phát từ thực tiễn nói trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu lượng vật rơi rụng và ảnh hưởng của các công thức bón phân đến sinh trưởng của rừng trồng Luồng (Dendrocalamus barbatus Hsuech et D.Z.Li) làm cơ sở đề xuất các biện pháp phục hồi rừng Luồng thoái hoá ở Thanh Hóa”. Đây cũng chính là những cơ sở khoa học để tìm ra các biện pháp tác động thích hợp nhằm nâng cao sản lượng, chất lượng sản phẩm rừng Luồng.
4 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Những nghiên cứu về sinh khối và dinh dưỡng 1.1.1.1. Nghiên cứu về sinh khối cây rừng Sinh khối và năng suất rừng là kết quả của quá trình sinh học tổng hợp, là tổng lượng chất hữu cơ của thực vật tích lũy trong hệ sinh thái, là toàn bộ nguồn vật chất và cơ sở năng lượng vận hành trong hệ sinh thái, nó phản ánh chỉ tiêu quan trọng của sinh thái rừng. Sinh khối rừng đã được nghiên cứu rất sớm, từ năm 1840 trở về trước, các tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là nghiên cứu vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật màu xanh trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên như: đất, nước, không khí và năng lượng ánh sáng mặt trời. Tiêu biểu cho lĩnh vực này có tác giả sau: - Liebig, J (1840)[39] lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật "tối thiểu". Mitscherlich, E.A. (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig, J. thành luật "năng suất". - Riley, G.A (1944), Steemann Nielsen, E (1954), Fleming, R.H. (1957) đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu của mình [45]. Việc xây dựng các phương pháp nghiên cứu định lượng, các mô hình dự báo sinh khối cây rừng được thực hiện từ rất sớm, nhiều công trình nghiên cứu đã sử dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật trong việc xác định như: Công nghệ viễn thám, hóa học,... Cho đến nay, các nhà khoa học đã xác định sinh khối bằng việc áp dụng thông qua các mối quan hệ giữa sinh khối cây
5 với các nhân tố điều tra cơ bản, dễ đo đếm như đường kính ngang ngực, chiều cao cây, giúp cho việc dự đoán sinh khối nhanh chóng, kinh tế hơn. - Năm 1956, tại Ấn Độ, các tác giả P.S.Roy, K.G. Saxena và D.S. Kamat đã sử dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) với các công cụ như: Ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, laze, rada, hệ thống định vị toàn cầu (GIS)... để điều tra sinh khối, đo đếm lượng Carbon trong hệ sinh thái và biến đổi của chúng. Với công trình nghiên cứu: "Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” đã nêu tổng quát vấn đề sản phẩm sinh khối và việc đánh giá sinh khối bằng ảnh vệ tinh (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007)[20]. - Năm 1963, hai tác giả Aruga và Maidi đã đưa ra phương pháp “Chlorophyll” để xác định sinh khối thông qua hàm lượng Chlorophyll trên một đơn vị diện tích mặt đất vì hàm lượng này là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thụ các tia bức xạ hoạt động quang tổng hợp (dẫn theo Đặng Trung Tấn, 2001)[22]. - Năm 1964, tác giả Lieth. H [40], đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời với sự ra đời của chương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964) và chương trình sinh quyển con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối. Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh. Sinh khối cây rừng có thể xác định nhanh chóng dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó. Phương pháp này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và Châu Âu (Whittaker, 1966)[53]; Tritton và Hornbeck (1982); Smith và Brand (1983). Tuy nhiên, do gặp khó khăn trong việc thu thập rễ cây nên phương pháp này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất (Grier và cộng sự - 1981; Reichel – 1991; Burton V.Barnes và cộng sự, 1998).
6 Tác giả Newbould P.J (1967)[42], đã đưa ra phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của quần xã từ các ô tiêu chuẩn. Phương pháp này đã được chương trình quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng. Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối được mô tả bởi các nhà khoa học Shurrman và Geodewaaen (1971), Moore (1973), Gadow và Hui (1999), Oliveira và cộng sự (2000), Voronoi (2001), McKenzie và cộng sự (2001)[41]. Ngoài việc nghiên cứu về sinh khối thực vật của các hệ sinh thái rừng, trong năm 1971, tác giả Duyiho đã công bố thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x1010 tấn vật chất hữu cơ, trên mặt đất là 5,3x10 10 tấn. Đối với hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất khô thuần từ 10 - 50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 - 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc, 1996)[15]. Cũng trong năm này, tác giả Dajoz đã đưa ra một số kết quả về năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái như sau:  Năng suất mía ở châu Phi: 67 tấn/ha/năm;  Năng suất rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm;  Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi: 30 tấn/ha/năm;  Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức): 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm;  Đồng cỏ tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm;  Sinh khối của Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ Ghine): 5000 - 10000 kg/ha/năm;  Rừng thứ sinh 40 - 50 tuổi ở Ghana: 362,369 kg/ha/ năm (dẫn theo Dương Hữu Thời, 1992) [24]. Năm 1982, Tác giả Cannell với công trình “Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới - World forest biomass and primary production data” đã
7 tập hợp 600 công trình được xuất bản về sinh khối khô thân, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới [34]. Theo Catchpole và Wheeler (1992) bộ phận cây bụi và những cây tầng dưới của tán rừng đóng góp một phần quan trọng trong tổng sinh khối rừng. Có nhiều phương pháp để ước tính sinh khối cho bộ phận này, các phương pháp bao gồm: (1) - Lấy mẫu toàn bộ cây; (2) - Phương pháp kẻ theo đường; (3) - Phương pháp mục trắc; (4) - Phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007)[20]. Năm 1995, hai tác giả P. Shanmughevel và K. Francis khi nghiên cứu về sinh khối của Bambusa bambos tại vùng Tamil Nadu - Ấn độ, đã cho rằng sinh khối rừng tăng theo tuổi và tập trung chủ yếu ở phần thân. Sinh khối trên mặt đất có khối lượng đáng kể đạt 286 tấn/ha. Hai tác giả cũng tiến hành so sánh với lượng sinh khối xác định hàng năm đối với loài Bambusa vulgaris ở tuổi 3 và 4 là 7 tấn/ha; loài Gigantochloa aspera là 1 tấn/ha (Chinte, 1965). Ở rừng tự nhiên tại Malaysia, sinh khối trên mặt đất của loài Gantochloa scortechnii là 72 tấn/ha và 36 tấn/ha ở rừng trồng tuổi 3 (Othman, 1992). Với các loài cây trồng mọc nhanh như: Eucalyptus glubus ở tuổi 4 là 8 tấn/ha (theo Cromer and Williams, 1982); Leucaena leucocephala ở tuổi 5 là 47 tấn/ha (theo Pandey et al, 1989); Pinus caribaea ở tuổi 6 là 87 tấn/ha (Madgwick et al, 1977)[48]. Kế tiếp là công trình nghiên cứu của tác giả Anand Narain Singh về sinh khối của loài Dendrocalamus strictus (1998)[32], đã cho thấy tổng lượng sinh khối ở rừng trồng 3 tuổi xác định được là khoảng 46,9 tấn/ha; rừng tuổi 5 là 74,4 tấn/ha, trong đó 35% là sinh khối dưới mặt đất. Mặt khác, đối với những loài tre trồng trên đất mỏ có sinh khối lớn hơn so với các nghiên cứu trước đây, đạt khoảng 30 - 49 tấn/ha. Ở một số vùng khác, người ta xác định
8 được lượng sinh khối trên mặt đất vào khoảng 0,8 đến 24 tấn/ha (Veblen et al., 1980; Taylor và Zisheng, 1987; Rao và Ramakrishnan, 1989; Tripathi và Singh, 1996). Sinh khối trên mặt đất của loài Sasa kurilensis ở Nhật Bản là 90 tấn/ha (Oshima, 1961); Chusquea culeou ở San Pablo, Andes là 158,8 tấn/ha (Veblen et al., 1980) và Arundinaria alpina ở Kenya là 100 tấn/ha (Wimbush, 1945). 1.1.1.2. Nghiên cứu về dinh dưỡng rừng trồng Năm 1996, Shanmughavel và Francis đã nghiên cứu về chu trình dinh dưỡng trong rừng Bambusa bambos. Khi tiến hành phân tích thành phần dinh dưỡng trong các bộ phận khác nhau của cây đều cho thấy hàm lượng dinh dưỡng tăng theo tuổi, đối với lá cây khối lượng các chất dinh dưỡng giảm dần theo thứ tự N>K>Mg>Ca>P khác so với ở thân, cành, thân ngầm là K>N>Mg>Ca>P. Khi so sánh với các nghiên cứu về sự hấp thu và hoàn trả dinh dưỡng ở loài Pinus patula (Bhartari 1986), Dalbergia sissoo (Sharma et al. 1988), Eucalyptus grandis (Westmann 1978; Turner and Lambert 1983), and E.globulus (George and Varghese 1990), thì ở Bambusa bambos lượng dinh dưỡng hoàn trả lớn hơn nhiều. Tuy nhiên, lượng dinh dưỡng được sử dụng trong tổng số lượng dinh dưỡng hoàn trả lại không cao. Ở cây tuổi 4, đối với Nitơ: 89% được hoàn trả trong khi chỉ có 11% được đất hấp thụ, tương tự với P: 90% được hoàn trả và chỉ có 10% được đất hấp thụ; Với K,Ca, Mg hoàn trả lần lượt là: 91%, 89%, 89% và 9%, 11% và 11% được đất hấp thụ [49]. Những nghiên cứu về dinh dưỡng hoàn trả cho đất trong rừng Bambusa bambos cũng được Shanmughavel (2000) thực hiện ở các độ tuổi khác nhau tại Ấn Độ. Kết quả cho thấy, hàm lượng N, P, K, Ca, và Mg hoàn trả cho đất ở rừng 4 tuổi là 120, 10, 101, 60 và 66 kg/ha, đối với rừng 5 tuổi hàm lượng của các nguyên tố trên tương ứng là 141, 13, 121, 72 và 79 kg/ha, và đối với
9 rừng 6 tuổi hàm lượng dinh dưỡng của các nguyên tố trên là 184, 16, 183, 91 và 96 kg/ha [47]. Việc nghiên cứu dinh dưỡng đất của rừng Dendrocalamus asper Back đã được thực hiện tại Indonesia với tầng đất từ 0 - 20 cm và từ 20 - 40 cm. Sutiyono (2004)[51] đã kết luận rằng độ chua, hàm lượng mùn, Nitơ, Kali, các ion K+, Na+, Ca2+, Mg2+ và các cation trao đổi đều rất thấp ở cả 2 tầng đất. Riêng phosphor tổng số là cao ở cả 2 tầng. Đối với thành phần cơ giới của đất, ở tầng từ 0 – 20 cm thành phần cơ giới là sét với hơn 45 % là sét và 34 % là cát. Ngoài ra Silicate (Si) trong đất cũng được phân tích, ở tầng từ 0 - 20 cm đất chứa nhiều Silicate hơn so với đất ở tầng từ 20 - 40 cm. Nguyên nhân là do quá trình phân huỷ lá ở tầng đất mặt nhanh hơn so với tầng đất sâu. Qua nghiên cứu tác giả cũng khuyến cáo rằng để ổn định sản lượng rừng Luồng thì việc bón thêm phân là cần thiết. Tuy nhiên bón bao nhiêu là đủ tác giả chưa nêu ra trong kết quả nghiên cứu. 1.1.2. Những nghiên cứu về vật rơi rụng Vật rơi rụng là sản phẩm của quá trình sinh trưởng phát triển của quần xã thực vật rừng bao gồm: cành, lá, hoa, quả, vỏ,… là một mắt xích quan trọng trong quá trình tuần hoàn vật chất. Dưới tác dụng của các yếu tố môi trường vật rơi rụng bắt đầu chuyển hóa thành các chất đơn giản đó là mùn. Đây là yếu tố có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với quá trình hình thành đất, mặt khác mùn là chất có dung tích chứa khí và khả năng giữ nước lớn, vì vậy mà nó có ý nghĩa rất lớn đối với sinh trưởng, phát triển và thủy văn rừng… Nghiên cứu đặc điểm vật rơi rụng dưới tán rừng có ý nghĩa quan trọng trong sản xuất lâm nghiệp và là một trong nhiều cơ sở cho việc tìm ra các giải pháp kỹ thuật bảo vệ đất, phát huy tốt tiềm năng của những loại rừng. Hiện nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về vật rơi rụng của các tác giả trên thế giới và trong nước được ghi nhận.
10 Một trong những công trình nghiên cứu sơ khai nhất về vật rơi rụng phải kể đến là công trình nghiên cứu của tác giả Richard P.W (1952), đã khẳng định rất chính xác rằng chất hữu cơ trong các mô sống ở rừng chiếm 80 - 90% tổng lượng chất hữu cơ, còn lại 10 - 20% chất hữu cơ tồn tại ở vật rơi rụng và ở trong đất, khi lớp phủ thực vật mất đi, đồng thời điều kiện nhiệt ẩm cao ở vùng nhiệt đới làm cho vật rơi rụng bị phân giải nhanh chóng thì đất rừng bị thoái hóa mạnh và không thể phục hồi lại được. Do vậy có thể nói “Rừng nhiệt đới nuôi đất” [44]. Năm 1965, hai nhà khoa học Rodin và Basilevich [46] đã kết luận cấu trúc vật rơi rụng gồm cành khô, lá rụng và cây chết, đồng thời kết quả nghiên cứu đã chỉ ra cấu trúc vật rơi rụng bao gồm: - Phần tươi: 40 - 50% (ở rừng ôn đới), 20 - 30% (ở rừng nhiệt đới) - Phần trên mặt đất đã tích lũy lâu năm: 30 - 40 % - Phần rễ cây chết: 5 - 10% Năm 1978, tác giả E. Ebermayer đã có những kết luận về ảnh hưởng của tổ thành rừng đến sản lượng vật rơi rụng và đề cập đến tuần hoàn dinh dưỡng khoáng của vật rơi rụng. Tuy nhiên, nghiên cứu này chưa thực sự đi sâu vào phân tích các nguyên tố dinh dưỡng mà vật rơi rụng có thể cung cấp cho chu trình tuần hoàn dinh dưỡng khoáng [36]. Tại Trung Quốc, vào những năm 80, các nghiên cứu về vật rơi rụng bắt đầu được tiến hành. Ngô Tuấn Bồi và một số tác giả (1987), khi nghiên cứu tại rừng Tiêm Phong Lĩnh đã kết luận thành phần hóa học của vật rơi rụng ở rừng mưa mùa nửa rụng lá cao hơn rừng mưa nhiệt đới (dẫn theo Nguyễn Phúc Trường, 2004)[29]. Hàm lượng các nguyên tố hóa học trong cành, lá, tạp chất của vật rơi rụng rừng mưa theo mùa nửa rụng lá xếp theo thứ tự sau: - Cành: Ca > N > K > Mg > Si > P - Lá: Ca > Si > N > K > Mg > P
11 - Tạp chất: K > N > Ca > Si > Mg > P Tác giả Ngô Tuấn Bồi (1984 – 1986) [29] sử dụng hai phương pháp túi lưới và tấm khung lưới, kết hợp với mô thức quá trình phân hủy của Olson (1963) đã tiến hành thí nghiệm phân hủy vật rơi rụng của rừng mưa nửa rụng lá và rừng mưa nhiệt đới: 𝐗 = 𝐞−𝐤∗𝐭 (1.1) 𝐗𝟎 Trong đó:  X0: Lượng vật rơi rụng trước khi bắt đầu phân hủy  X: Lượng vật rơi rụng còn thừa lại sau thời gian phân hủy nhất định  t: Thời gian phân hủy (năm)  k: Hệ số phân hủy Thông qua phân tích hồi quy, tác giả thu được kết quả như sau: Vật rơi rụng của loại hình thực bì khác nhau thì tỷ lệ phân hủy và thời gian cần thiết cho phân hủy của phương pháp khung lưới lớn hơn phương pháp túi lưới. Năm 1988 - 1995, một số tác giả đã áp dụng phương pháp khung lưới tiến hành phân tích thí nghiệm phân hủy cành khô, lá rụng của rừng nguyên thủy và rừng mưa nhiệt đới miền núi Tiêm Phong Lĩnh. Theo kết quả thí nghiệm áp dụng mô thức quá trình phân hủy vật rơi rụng của Olson cho tỷ lệ vật rơi rụng còn lại (X0/X) và thời gian phân giải (t) có tương quan âm (-) rất rõ: Chu kỳ phân hủy lý thuyết của vật rơi rụng rừng nguyên thủy, rừng mưa nhiệt đới khoảng 2,9 năm, chu kỳ phân hủy lí luận rơi rụng rừng tái sinh khoảng 3,5 năm. Năng lực hút và giữ nước của lớp vật rơi rụng dưới tán rừng lớn hay nhỏ có liên quan mật thiết với cơ chế sản sinh ra dòng chảy của lưu vực rừng. Đồng thời quá trình này chịu ảnh hưởng của thành phần lớp thảm mục, loại hình lâm phần, tuổi rừng, tốc độ phân giải của thảm mục, tình trạng tích lũy của thảm mục, lượng nước của vật rơi rụng trước khi mưa và cường độ của
12 trận mưa. Năm 1994, Lưu Kế Vinh đã đưa ra kết quả: Lượng hút và giữ nước của lớp thảm mục có thể đạt tới 2 - 4 lần trọng lượng khô của bản thân nó, tỉ lệ nước tối đa bình quân của các thành phần lớp thảm mục trong rừng là 309,54% (dẫn theo Nguyễn Phúc Trường)[29]. Năm 1996, cùng trong nghiên cứu về cây Luồng của hai tác giả Shanmughavel và Francis đã cho thấy rằng ở tuổi 4 lượng vật rơi rụng thu được là 15 tấn/ha (60% lá và 40% cành); tuổi 5 là 18 tấn/ha; tuổi 6 là 20 tấn/ha (58% lá và 42% cành) [48]. Khi nghiên cứu về vật rơi rụng của rừng nhiệt đới tại Xisoangbanna, miền Nam Trung Quốc, tác giả Renyonghong (1997) đã nghiên cứu về sản lượng, thành phần, hàm lượng dinh dưỡng trong vật rơi rụng và bước đầu đề cập đến sự ảnh hưởng của vật rơi rụng đến tái sinh của loài cây Trema orientalis, một loài cây tiên phong phục hồi rừng thông qua thí nghiệm về sự nảy mầm của nó dưới các lớp phủ vật rơi rụng có độ dày khác nhau [43]. Năm 2000, tác giả Shanmughavel đã tiến hành nghiên cứu về vật rơi rụng và dinh dưỡng hoàn trả cho đất trong rừng Bambusa bambos ở các độ tuổi khác nhau tại Ấn Độ. Trung bình vật rơi rụng trong các rừng 4 tuổi, 5 tuổi và 6 tuổi tương ứng là 15,4 tấn/ha, 17 tấn/ha và 20,3 tấn/ha. Trong đó lá rụng chiếm 58% và cành rụng chiếm 42%[47]. 1.1.3. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón tới sinh trưởng, phát triển cây rừng Bón phân là một trong những biện pháp thâm canh rừng hết sức quan trọng, nó không chỉ góp phần bù đắp lượng dinh dưỡng của đất đã mất đi mà còn kích thích vi sinh vật đất hoạt động giúp cải thiện kết cấu đất, cải thiện độ xốp và tăng khả năng giữ ẩm cho đất. Ngoài ra, bón phân còn có tác dụng tổng hợp đến khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng, song mỗi loại phân bón lại có tác dụng riêng đến từng loại cây trồng khác nhau.