Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Nghiên cứu khả năng phục hồi đất của rừng trồng keo tai tượng ở vùng đệm Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến – Kim Bôi – Hoà Bình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu: Mô phỏng được sự biến đổi một số tính chất đất dưới tán rừng trồng keo tai tượng ở các cấp tuổi khác nhau; tìm ra được các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng phục hồi đất và đề xuất được một số giải pháp quản lý, sử dụng bền vững các hệ sinh thái rừng và đất rừng trồng keo tai tượng tại khu vực nghiên cứu.

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 khả năng phục hồi đất của rừng trồng keo tai tượng ở vùng đệm Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến – Kim Bôi – Hoà Bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HÀ CÔNG HÙNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHỤC HỒI ĐẤT CỦA RỪNG TRỒNG KEO TAI TƯỢNG Ở VÙNG ĐỆM KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN THƯỢNG TIẾN – KIM BÔI – HOÀ BÌNH Luận văn Thạc sỹ Khoa học Lâm nghiệp: Chuyên ngành Lâm học Hà Nội, 2008
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với 3/4 diện tích lãnh thổ là vùng đồi núi. Diện tích các vùng đất dốc rộng lớn giúp chúng ta có điều kiện thuận lợi cho phát triển ngành Lâm nghiệp đặc biệt là kinh doanh rừng sản xuất. Tuy nhiên, các vùng đất dốc nhiệt đới là nơi có tính nhạy cảm sinh thái cao và phụ thuộc rất lớn vào lớp phủ thực vật phát triển bên trên nó. Khi chúng ta thay thế lớp phủ thực vật nguyên thủy bằng các lớp phủ thực vật nhân tạo, rừng trồng là đã cơ bản thay đổi các mối quan hệ sinh thái tự nhiên của chúng. Do vậy nhiều hệ sinh thái rừng trồng trở nên thiếu bền vững, đất đai đã bị suy thoái nghiêm trọng. Tài nguyên đất là một dạng tài nguyên thiên nhiên có khả năng tái tạo nếu sử dụng hợp lý. Trong hệ sinh thái rừng, đất và cây có mối quan hệ vừa thống nhất vừa đấu tranh, trong mối liên hệ phức tạp với các nhân tối môi trường khác. Trước hết, sử dụng các chất dinh dưỡng, khoáng từ đất để sinh tồn. Mặt khác lớp phủ thực vật cũng trả lại đất vật liệu rơi rụng để phân huỷ thành mùn và các chất dinh dưỡng làm giàu cho đất đồng thời thực vật còn có tác dụng bảo vệ đất đất chống xói mòn, sạt lở đất. Để đánh giá khả năng sản xuất của đất người ta căn cứ vào độ phì đất. Hiểu biết về quy luật biến đổi độ phì đất trong mối quan hệ hài hoà với lớp phủ thực vật bên trên giúp chúng ta có cơ sở khoa học để nâng cao hiệu quả sử dụng đất. Trong những năm gần đây diện tích rừng trồng keo được tăng lên đáng kể trên phạm vi toàn quốc đặc biệt là keo tai tượng bởi keo là loài sinh trưởng tốt giúp phủ xanh những vùng đất trống đồi núi chọc và mang lại hiệu quả kinh tế cao cho hoạt động kinh doanh rừng. Tuy nhiên, hệ sinh thái rừng trồng keo có được coi là bền vững hay không? Hoạt động trồng keo có khả năng cải tạo và phục hồi đất rừng hay không? Cần làm gì để duy trì sức sản
2 xuất của đất và năng xuất của rừng theo thời gian? Hiện vẫn chưa có câu trả lời cho những băn khoăn trên. Nghiên cứu sự biến đổi tính chất đất dưới rừng trồng keo tai tượng ở các cấp tuổi khác nhau là vô cùng cần thiết nhằm cung cấp cơ sở khoa học một cách có hệ thống cho các giải pháp quản lý và kinh doanh rừng trồng keo được bền vững. Với những lý do kể trên, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng phục hồi đất của rừng trồng keo tai tượng ở vùng đệm Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến – Kim Bôi – Hoà Bình’’
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Trên thế giới. 1.1.1. Nghiên cứu đặc điểm của đất rừng Đất rừng là thành phần quan trọng của hệ sinh thái rừng. Đất và quần thể thực vật rừng có mối quan hệ chặt chẽ và chịu sự tác động qua lại với nhau. Do vậy đất rừng có tính chất khác biệt so với nhiều loại đất khác. Nghiên cứu về đất rừng đã được nhiều tác giả trên thế giới thực hiện từ những thế kỷ trước. Những kinh nghiệm, đầu tiên về đất được tích luỹ trong thời cổ Hy lạp “Sự phân loại đất” độc đáo trong các tuyển tập của những nhà triết học cổ Hy lạp Aristos, Teoflast. Các ông lúc bấy giờ đã chia ra đất tốt, đất phì nhiêu và đất cằn cỗi, không phì nhiêu. Tuy vậy, thổ nhưỡng phát triển thành một khoa học muộn hơn nhiều. Độ phì nhiêu của đất đóng vai trò cực kỳ quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng cây trồng. Ngược lại, các loài cây khác nhau cũng có ảnh hưởng đến độ phì đất khac nhau. Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào mối quan hệ giữa đặc tính của đất và sinh trưởng của cây trồng. Nhiều quan điểm cho rằng đối với vùng ôn đới phản ứng của đất (pH), hàm lượng CaCO3 và các chất bazơ khác, thành phần cấp hạt và điện thế ôxy hóa khử của đất là những yếu tố quan trọng nhất, có nghĩa là yếu tố hóa học quan trọng hơn yếu tố vật lý. Còn ở những vùng nhiệt đới, các nghiên cứu cho rằng các yếu tố: Khả năng giữ nước, độ sâu của đất, độ thoáng khí của đất là những yếu tố giữ vai trò chủ đạo tức là yếu tố vật lý quan trọng hơn yếu tố hóa học.
4 Tại Mỹ, năm 1964, Klingebiel và Nontgomery. [30] thuộc nhiệm vụ bảo tồn đất đai Bộ nông nghiệp đưa ra khái niệm (khả năng đất đai) trong công tác đánh giá đất đai ở Hoa Kỳ. Trong việc đánh giá này các đơn vị bản đồ đất đai được nhóm lại dựa vào khả năng sản xuất một loại cây thực vật tự nhiên nào đó, chỉ tiêu chính thức là các hạn chế của lớp phủ thổ nhưỡng đối với mục tiêu canh tác được đề nghị. Hệ thống đánh giá đất đai này mang tính chất sơ bộ, gắn đất đai với hiện trạng sử dụng đất hay còn gọi là "loại hình sử dụng đất". Hornor W.W. (1942) (trích dẫn theo Phạm Văn Điển, (1998)) [5] cùng với các cộng tác viên ở bang Iowa, Mỹ đã nghiên cứu tính xói mòn của các loại đất và ảnh hưởng các phương thức luân canh cùng với phương pháp trồng cây tới ảnh hưởng của xói mòn. Cũng trong thời gian này, một ban nghiên cứu xói mòn được thành lập và lần đầu tiên yếu tố mưa đã được đề cập tới. Sau đó, hàng loạt các phương trình đã được công bố như phương trình Musgrave; Phương trình xói mòn phổ dụng của Wischmeier W.H- Smith D.D (RUSLE), đây là phương trình hiện đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, cho kết quả khả quan. Theo E.P.Odum. (1971) [10] thì rừng nhiệt đới có tới 75 % tổng lượng các bon hữu cơ nằm trong phần sinh khối của rừng, phần các bon nằm trong đất dưới rừng chỉ có 25%…Đặc biệt sự trao đổi vật chất giữa rừng nhiệt đới và đất, diễn ra rất nhanh và mãnh liệt, tạo thành một vòng tuần hoàn vật chất giữa rừng và đất được khép kín, trong thời gian rất ngắn, so với các miền rừng ôn đới. Đặc điểm này đã giải thích rõ nguyên nhân sự giảm sút nhanh về độ phì của đất, khi thảm thực vật rừng nhiệt đới bị phá huỷ, như đốt rừng làm nương rẫy.
5 Odum. (1978) [9], Var Barren. (1959) [35] khi nghiên cứu chu trình dinh dưỡng giữa rừng và đất ở Amazôn đã cho thấy trong rừng nhiệt đới tự nhiên, lớp nấm, rễ dày đặc trong tầng đất mặt đã phân huỷ tức thời lớp thảm mục và thu hút ngay các chất dinh dưỡng khoáng rồi chuyển tiếp vào tế bào của cây gỗ. Stark và Jordan đã gọi hiện tượng đó là cái "bẫy dinh dưỡng" nhằm đảm bảo cho các muối khoáng không bị rửa trôi và quay vòng được nhiều lần trong một năm. Chính cơ chế này đã tạo điều kiện cho rừng nhiệt đới phát triển nhanh với một lượng dinh dưỡng rất nghèo so với đất ôn đới, các tác giả này đã cho rằng trong điều kiện rừng nhiệt đới sống gần như chỉ cần vào lớp đất mỏng phía trên cùng. Tuy nhiên hiện tượng này chỉ xảy ra ở các rừng cực đỉnh tự nhiên. Nó không xảy ra ở các rừng trồng với chu kỳ khai thác ngắn. Theo Smith.C.T. (1994) [33] thì việc trồng rừng có thể đem lại những ảnh hưởng tích cực khi mà độ phì đất được cải thiện. Ngược lại nó đem lại ảnh hưởng tiêu cực nếu nó làm mất cân bằng hay cạn kiệt nguồn dinh dưỡng trong đất. Nhìn chung việc trồng rừng cải thiện các tính chất vật lý đất. Tuy nhiên, việc sử dụng cơ giới hoá trong xử lý thực bì, khai thác, trồng rừng là nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm sức sản xuất của đất. Tại Nga, P.A. Kostưtrev. (1845-1890) (trích dẫn theo Phạm Văn Điển, (1998)) [5] . Kostưtrev thực hiện nhiều nghiên cứu về mối quan hệ giữa đất và thực vật và đưa ra nhiều lý luận có giá trị về thổ nhưỡng và trồng trọt. Ông đã xác định đất là lớp thổ bì trong đó có một khối lớn rễ thực vật phát triển và nhấn mạnh mối liên quan chặt chẽ của sự hình thành đất với hoạt động sống của thực vật. Lần đầu tiên ông đã đưa ra khai niệm về sự hình thành mùn liên quan đến hoạt động sống của vi sinh vật. Những công trình của ông về tốc độ phân giải xác thực vật phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, tính chất lý học của đất và hợp chất cacbonnat canxi có ý nghĩa rất quan trọng. Và ông đã chỉ ra vai
6 trò to lớn của cấu trúc đất bền trong nước đối với độ phì nhiêu của đất. Ông đã nêu lên sự liên hệ chặt chẽ giữa các biện pháp kỹ thuật nông nghiệp với những tính chất cuả đất và nhấn mạnh sự cần thiết phải thay đổi các biện pháp canh tác cho phù hợp với điều kiện khí hậu và đất đai của từng vùng. Trong công trình “đất sécnôzôm Nga” (1886) ông đã nêu ra các đặc điểm hình thành mùn trong đất và các biện pháp nâng cao độ phì nhiêu của đất. Công lao lớn của ông là đã gắn chặt giữa thổ nhưỡng và trồng trọt. Những năm cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX liên quan với sự phát triển chung của khoa học tự nhiên và vật lý, hoá học và sinh vật học, trong thổ nhưỡng cũng hình thành các chuyên môn vật lý đất, hoá học đất và sinh học đất. Moltranov A.A. (Liên Xô, 1960, 1973) (trích dẫn theo Phạm Văn Điển, (1998)) [5] đã nghiên cứu rất tỉ mỷ sự khác biệt về lượng nước bị giữ lại trên các tán rừng, lượng nước chảy men thân cây, khả năng thấm và giữ nước của đất rừng. Ông khẳng định rằng cây rừng có ảnh hưởng rất lớn đến độ ẩm đất và mực nước ngầm. Bên cạnh khả năng thấm nước, đất rừng còn có khả năng giữ nước. Đó là khả năng của đất giữ nước lại cho nó trong điều kiện có dòng chảy tự do về phía dưới. Số lượng nước được đất giữ lại trong những điều kiện như vậy được đặc trưng bằng độ ẩm. Nó có tầm quan trọng lớn trong sản xuất nông nghiệp cũng như trong kinh doanh rừng. Tại Trung Quốc, Trung Quốc thường dùng lượng nước bão hoà phi mao quản trong đất rừng để tính toán, theo kết quả nghiên cứu của Hà Đông Ninh, 1991, mỗi hecta đất rừng tàng trữ được lượng nước là 641-679 tấn. Trung tâm thực nghiệm Gunnarsholt giới thiệu công trình nghiên cứu về chu kỳ tính toán độ ẩm đất rừng theo 3 nguyên tắc: tính toán thể tích lớp bề mặt,
7 phẫu đồ nước trong lớp đất dưới lớp bề mặt và phẫu đồ thể tích thế năng nước trong đất. Tại úc Khi nghiên cứu về rừng mưa nhiệt đới ở Autralia, Week (1970) [36], đã khẳng định sinh trưởng của thực vật phụ thuộc vào các yếu tố: Đá mẹ, độ ẩm của đất, thành phần cơ giới, hàm lượng mùn, đạm Turvey. (1983) [34] cũng cho rằng sự thay thế rừng bạch đàn tự nhiên ở Úc bằng rừng trồng thông (Pinus radiata) với chu kỳ chặt 15 – 20 năm (400m3/ha) cũng làm giảm độ phì đất do khai thác gỗ. Mặt khác tầng thảm mục dày và khó phân giải của thông cũng làm chậm sự quay vòng các nguyên tố khoáng và đạm ở các lập địa này. Nghiên cứu của Keeves. (1966) [31] đã bước đầu cho thấy sự thoái hóa lập địa do khai thác rừng thông Pinus radiata với chu kỳ ngắn ở Úc. Theo tác giả, có tới 90% chất dinh dưỡng trong sinh khối bị lấy đi khỏi rừng khi khai thác. Nhìn chung những nghiên cứu quan hệ giữa thực vật với tính chất đất đai đã được nghiên cứu rộng dãi và đã có những kết quả nhất định, có thể áp dụng vào thực tiễn nông lâm nghiệp. 1.1.2. Nghiên cứu đặc điểm của đất dưới rừng keo Công tác nghiên cứu về đặc điểm, đặc tính của đất dưới rừng keo cũng như các loại cây khác trên thế giới đã được nhiều tác giả quan tâm. Ohta. ( 1993 ) [32] nghiên cứu về sự thay đổi tính chất do việc trồng rừng keo lá tràm ở vùng Pantabanga, Philippines. Tác giả đã xem xét sự biến đổi tính chất đất dưới rừng keo lá tràm 5 tuổi và rừng thông ba lá 8 tuổi trồng trên đất thoái hóa nghèo kiệt. Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy trồng rừng đã làm thay đổi dung trọng và độ xốp của đất ở tầng 0 – 5cm theo hướng
8 tích cực. Tuy nhiên lượng Ca2+ ở tầng đất mặt dưới 2 loại rừng này lại thấp hơn so với đối chứng. Chakraborty. R. N và Chakraborty. D. (1989) [29] đã nghiên cứu về sự thay đổi tính chất đất dưới tán rừng keo lá tràm ở các tuổi 2, 3 và 4. Kết quả nghiên cứu cho thấy rừng trồng keo lá tràm cải thiện đáng kể một số tính chất độ phì đất như pH của đất biến đổi từ 5.9 đến 7.6, khả năng giữ nước của đất tăng từ 22.9 đến 2.7%, chất hữu cơ tăng từ 0.81 đến 2.7%, đạm tăng từ 0.364 đến 0.504% và đặc biệt là mầu sắc của đất cũng biến đổi một cách rõ rệt từ mầu nâu vàng sang mầu nâu. Bernhard Reversat. F. (1993) [26] nghiên cứu về động thái lượng rơi rụng và chất hữu cơ của rừng cây mọc nhanh gồm bạch đàn lai, keo tai tượng và keo lá tràm ở các tuổi từ 5 – 8 tuổi trồng trên đất cát thuộc khu vực tây nam Congo. Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy lượng rơi rụng biến đổi tương đối lớn, 5 tấn/ha/năm đối với rừng bạch đàn lai và 10 tấn/ha/năm đối với rừng keo lá tràm. Kết quả phân tích lượng rơi rụng cũng chỉ rõ rằng lượng rơi rụng ở rừng bạch đàn lai nghèo đạm hơn so với rừng keo và khả năng phân giải thảm mục ở rừng keo nhanh hơn so với rừng bạch đàn lai. Trong những năm gần đây trung tâm lâm nghiệp quốc tế ( CIFOR) đã nghiên cứu về quản lý lập địa và sản lương rừng cho rừng trồng ở các nước nhiệt đới. CIFOR đã nghiên cứu trên các đối tượng là bạch đàn, Thông, keo trồng thuần loài trên các dạng lập địa khác nhau ở các nước Brazil, Congo, Nam phi, Indonesia, Trung Quốc, ấn Độ. Kết quả nghiên cứu cho thấy các biện pháp xử lý lập địa khác nhau và các loài cây trồng khác nhau đã có ảnh hưởng rất khác nhau đến độ phì đất, cân bằng nước, sự phân hủy thảm mụcvà chu trình dinh dưỡng khoáng [27], [28].
9 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 1.2.1. Những nghiên cứu về đặc điểm đất rừng Trong những thập kỷ gần đây công tác điều tra cơ bản về các điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên và môi trường đã trở thành một vấn đề thời sự trong lý thuyết phát triển bền vững, trong đó có việc điều tra đánh giá tài nguyên đất. Vì đất là "cơ sở của sản xuất nông nghiệp là "tư liệu sản xuất đặc biệt" là "đối tượng lao động độc đáo" đồng thời cũng là môi trường sản xuất ra lương thực, thực phẩm với giá thành thấp nhất, là một nhân tố quan trọng trong hợp thành môi trường và trong nhiều trường hợp lại chi phối sự phát triển hay hủy diệt các nhân tố khác của môi trường. Trần An Phong (1995) [11] đã đưa ra kết quả đánh giá hiện trạng sử dụng đất nước ta theo quan điểm sinh thái và lâu bền. Phương pháp đánh giá này đặt trong mối quan hệ biện chứng giữa các yếu tố: tính chất của đất. Hiện trạng sử dụng đất, tính thích hợp đất đai, vùng sinh thái. Đánh giá tiềm năng sử dụng đất Lâm nghiệp ở từng vùng sinh thái và trong toàn quốc của Đỗ Đình Sâm và các cộng sự (1995) [17] là phương pháp ứng dụng phần mềm GIS trên máy tính để xây dựng các bản đồ đánh giá khả năng sử dụng đất trong lâm nghiệp. Phương pháp này cho phép lợi dụng được các thông tin sẵn có và có ỹ nghĩa thực tiễn mang tính chiến lược và dự báo. Độ ẩm, độ chặt, độ thoáng khí chịu ảnh hưởng lớn của hệ hệ rễ thực vật rừng, trước hết là hệ thống rễ cây gỗ. Các rễ cây sẽ cầy xới đất làm tăng độ ẩm và lỗ hổng tạo ra cấu trúc đất tốt hơn, thậm chí có trường hợp tác động đến tầng đá mẹ, chúng không chỉ hút các chất dinh dưỡng khoáng, mà còn tham gia vào quá trình hình thành đất. Đặc biệt các loài cây có hệ rễ phát triển rộng và hệ rễ ăn sâu sẽ ảnh hưởng tốt đến cấu trúc của đất. Ảnh hưởng tốt nhất đến đất là hệ thống rễ của rừng hỗn giao. Sau khi hệ rễ này chết đi tại đó
10 sẽ hình thành các lỗ hổng chứa đầy không khí, tạo điều kiện cho sự trao đổi nước và làm thoáng khí cho đất. Tuy nhiên hệ thống rễ cây rừng cũng có thể làm xấu tính chất vật lý của đất, chúng sẽ làm tăng áp lực và làm chặt lớp đất ở phía dưới hệ thống rễ cây (Hoàng Kim Ngũ, Phùng Ngọc Lan, 2005) [9]. Phùng Văn Khoa (1997) [8] khi nghiên cứu đặc điểm thuỷ văn rừng trồng Thông mã vĩ đã đề xuất tiêu chuẩn giữ nước của rừng dưới dạng: K = [D/(X*Cp)] ≤ 0.0065. Tác giả lưu ý rằng, để đảm bảo khả năng giữ nước của rừng thì với mỗi một giá trị của độ dốc và độ xốp của lớp đất mặt, cần có một tỷ lệ che phủ nhất định của lớp cây bụi thảm tươi. Ở nước ta đã có khá nhiều tác giả nghiên cứu về ảnh hưởng của rừng trồng mà đặc biệt là cây mọc nhanh, luân kỳ ngắn đến đất rừng. Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu ở các vùng khác nhau và các loài cây khác nhau thường không thống nhất. Nguyễn Ngọc Bình (1970) [2], nghiên cứu sự thay đổi các tính chất và độ phì của đất qua các quá trình diễn thê thoái hóa và phục hồi rừng của cá thảm thực vật ở miền bắc Việt Nam cho thấy độ phì đất biến động rất lớn ứng với mỗi loại tham thực vật. Thảm thực vật đóng vai trò rất quan trọng trong việc duy trì độ phì đất. Nghiên cứu của Hoàng Xuân Tý (1973) [22] cho thấy sau 10 - 15 năm trồng bạch đàn liễu và bạch đàn trắng trên đồi trọc, các tính chất hoá học cơ bản của đất chưa có sự thay đổi đáng kể. Các thí nghiệm theo dõi động thái độ ẩm đất dưới 3 khu rừng bạch đàn liễu có tuổi từ 2 – 8 năm bước đầu cho thấy độ ẩm đất dưới rừng trồng bạch đàn 7 và 8 năm tuổi luôn khô hơn khu 2 tuổi và khu đối chứng (chưa trồng) rõ rệt. Tuy nhiên hiện nay chưa đánh giá được hiện tượng đất khô là do rễ bạch đàn hút hay do bốc thoát hơi nước vật lý vì đất dưới rừng bạch đàn bị trụi hết cỏ do thường xuyên bị quét lá.
11 Con người tác động làm thay đổi thảm che từ rừng tự nhiên bằng các rừng trồng, cũng làm cho độ phì đất thay đổi. Qua nghiên cứu của Nguyễn Trọng Bình (1980) [3], Hoàng Xuân Tý (1973) [23] đã chứng tỏ sự thoái hoá lý tính và chất hữu cơ ở tầng mặt nếu phá từng gỗ tự nhiên để trồng rừng luồng và tre. Cũng theo Ngô Văn Phụ (1985) [12] thì khi phá rừng gỗ tự nhiên để trồng các loài cây mọc nhanh như Mỡ, Bồ đề, Tre diễn thì chất mùn bị biến đổi theo hướng phun víc hóa và dễ bị rửa trôi hơn. Hiện tượng này cũng được thừa nhận khi phá rừng để trồng chè và cây nông công nghiệp khác. Đỗ Đình Sâm (1984) [16] nghiên cứu về độ phì đất rừng và vấn đề thâm canh rừng trồng cho rằng đất có độ phì hóa học không cao. Nơi đất còn rừng, độ phì đất được duy trì chủ yếu qua con đường sinh học. Các trạng thái rừng khác nhau, các biện pháp kỹ thuật tác động khác nhau cho thấy sự biến đổi về tính chất đất không rõ nét. Tuy nhiên các tính chất lý tính của đất đặc biệt là cấu trúc và nhiệt là nhân tố dễ biến đổi và bị ảnh hưởng nhiều, có lúc quyết định đến sinh trưởng cây rừng. Các phương thức khai thác và phục hồi rừng khác nhau đã ảnh hưởng trực tiếp đến độ phì đất, kết quả nghiên cứu của Đỗ Đình Sâm (1985) [18] cho thấy đối với đất bazan ở Kon Hà Nừng thì cường độ khai thác mạnh (40-50%) thậm chí gần như khai thác kiệt thì độ phì đất có giảm nhưng không lớn và khả năng phục hồi độ phì cũng khá cao do địa hình bằng phẳng và đất mau chóng được che phủ bởi thực vật tầng dưới. Đối với đất có độ phì khá lớn, thành phần cơ giới nhẹ, độ dốc lớn ở Quì Châu thì sau 20 năm chặt trắng độ phì đất giảm rõ rệt so với đối chứng và sau 20 năm độ phì đất chưa thể khôi phục được mặc dù rừng mới đã che kín đất. Đối với đất có thành phần cơ giới nặng hơn, độ dốc lớn, phát triển trên phiến thạch sét ở Hương Sơn, qua một năm chặt cường độ 40% cho thấy độ phì đất giảm so với đối chứng 15%.
12 Nguyễn Hữu Đạt (2002) [4] đã nghiên cứu biến đổi một số tính chất hoá lý tính của đất dưới các trạng thái thực bì khác nhau (rừng tự nhiên, rừng phục hồi, nương rãy và trảng cỏ) tại khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến – Kim Bôi – Hoà Bình, tác giả khẳng định có sự khác biệt về tính chất lý hoá cơ bản của đất (bề dày tầng đất, độ xốp, hàm lượng mùn, trữ lượng đạm, trữ lượng bazơ) ở các trạng thái thực bì khác nhau và tính chất đất dưới trạng thái tự nhiên là tốt nhất. Vũ Tấn Phương và cộng sự (2007) [13] khi nghiên cứu lượng giá kinh tế môi trường và dịch vụ rừng khẳng định rừng có giá trị trong bảo vệ đất chống xói mòn, trả lại nguồn dinh dưỡng cho đất và điều tiết nguồn nước khá cao và giá trị đó phụ thuộc nhiều vào chất lượng rừng, điều kiện địa hình, đất đai và che phủ của rừng. Tác giả đã tính toán ở lưu vực Sông Cầu, giá trị bảo vệ đất chống xói mòn ước tính từ 81000 1- 151000 đ/ha/năm, còn ở lưu vực Sông Chảy là 51000 – 143000 đ/ha/năm. Với rừng tự nhiên, giá trị dinh dưỡng trong thảm mục có thể hoàn trả lại cho đất khoảng 1800000 đ/ha/năm, với rừng trồng trong một luân kỳ kinh doanh khoảng 700000 – 1500000 đ/ha/năm với rừng keo lai 6 tuổi, 1600000 đ/ha/năm với rừng keo tai tượng luân kỳ 12 năm và 650000 đ/ha/năm với rừng trồng Quế 5 – 15 năm tuổi. Nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật rừng đến tính chất hoá sinh đất ở Bắc Sơn của Nguyễn Trường và Vũ Văn Hiển [25] đã chứng minh rằng tính chất hoá học đất thay đổi phụ thuộc vào độ che phủ của thảm thực vật. ở những nơi đất có độ che phủ thấp tính chất của đất biến đổi theo xu hướng xấu. Đất bị chua hoá, tỷ lệ mùn, hàm lượng các chất dễ tiêu NH4, P2O5 đều thấp hơn nhiều so với đất được che phủ tốt. Hoàng Xuân Tý (1988) [24] nghiên cứu rừng trồng Bồ đề thuần loài ở 4 hạng đất khác nhau để theo dõi ảnh hưởng của rừng Bồ đề đến các đặc điểm
13 cơ bản của đất trong suốt một chu kỳ kinh doanh dài 10 năm. Tác giả cho rằng các yếu tố đất bị thay đổi không giống nhau, vì vậy chúng được phân ra thành 5 nhóm để đánh giá, đó là: Chất hữu cơ; các yếu tố độ chua; các chất dinh dưỡng dễ tiêu; tính chất vật lý và chế độ ẩm của đất. Tác giả đã chứng minh rằng số lượng mùn và đạm đều bị giảm ở 4 hạng đất khi phá rừng tự nhiên để trông bồ đề. Sự suy giảm mạnh nhất là ở hạng I và II đặc biệt là trong 2,3 năm đầu và chủ yếu là ở tầng mặt. Đồng thời chất lượng mùn đạm cũng bị giảm đi rõ rệt, axit humíc giảm còn axit phunvíc tăng mạnh. Tương tự như yếu tố hữu cơ, độ xốp và sức chứa nước là là 2 chỉ số bị xấu đi rõ rệt trong quá trình thay thế rừng tự nhiên nhiệt đới bằng rừng trồng bồ đề thuần loài. Đất ban đầu càng tốt thì sự giảm sút độ xốp và sức chứa nước càng rõ, sự suy giảm này chỉ xảy ra mạnh mẽ ở tầng mặt ở những năm đầu tiên và sau đó được cải thiện nhưng rất chậm. Độ ẩm đất cũng bị giảm sút ở hạng 4 so với ban đầu. Tuy nhiên chỉ khi phá rừng tự nhiên để trồng bồ đề thuần loài thì sự suy giảm độ ẩm mới xảy ra đáng kể. Kết quả nghiên cứu của tác giả cũng chỉ ra rằng sau khi phá rừng gỗ tự nhiên để gây trồng các loại rừng bồ đề, mỡ, lim, tre diễn theo phưong thức đốt và thuần loại đều tuổi dẫn đến sự thay đổi rõ rệt độ phì của đất. Ba nhóm yếu tố bị suy giảm mạnh nhất là lượng chất hữu cơ, các chỉ số lý tính liên quan đến độ xốp và khả năng chứa nước và cuối cùng là lượng K2O dễ tiêu. Điều đáng chý ý là 2 yếu tố mùn và đạm luôn có vai trò quyết định năng suất đối với hầu hết các cây mọc nhanh lại bị giảm sut nhiều nhất ở rừng bồ đề. 1.2.2. Những nghiên cứu về đặc điểm đất dưới rừng keo Theo kết quả nghiên cứu của Hà Quang Khải (1999) [6] cho thấy sự thay đổi tính chất cả đất ở gần gốc và xa gốc của rừng trồng thông mã vĩ và keo tai tượng thể hiện tương đối rõ, nhất là các tính chất về lý tính. Mối quan hệ giữa sinh trưởng và từng tính chất đất là không rõ ràng. Tuy nhiên sự
14 tương quan này tương đối chặt chẽ giữa sinh trưởng với tổng hợp một số chỉ tiêu độ phì đất. Mối quan hệ giữa D1.3 của cả thông và keo với tổng hợp một số tính chất đất chặt hơn so với mối quan hệ giữa Hvn với các tính chất đất. Lê Đình Khả - Ngô Đình Quế – Nguyễn Đình Hải (2000) [7] nghiên cứu về nốt sần và khả năng cải tạo đất của keo lai đến độ phì đất là rất rõ so với keo lá tràm và keo tai tượng. Đất dưới rừng trồng keo lai 5 tuổi đã có những biến đổi rõ nét về lý tính, hóa tính và vi sinh vật đất so với đất dưới rừng trồng keo lá tràm, keo tai tượng và đặc biệt là đất trống. Trong những năm gần đây, nhiều loài cây sinh trưởng nhanh, chu kỳ kinh doanh ngắn đã được đưa vào trồng như các loài keo, bạch đàn...Nhiều quan điểm cho rằng thường thì các loài cây mọc nhanh, chu kỳ kinh doanh ngắn sau khi khai thác sẽ làm suy thoái độ phì của đất và sau một vài luân kỳ kinh doanh năng suất cây trồng giảm đáng kể. Nhiều ý kiến cho rằng muốn trồng lại rừng bằng các loại cây lá rộng bản địa trên đất thoái hoá (mất rừng đã lâu, trống trọc, tầng đất mặt bị bào mòn, tầng đất nông mỏng) thì cần tạo áo bằng các loài cây mọc nhanh như keo lá tràm, keo tai tượng, các loài cây cải tạo đất khác như đậu tràm, cốt khí. Ông Trần Nguyên Giảng đã thử nghiệm tạo áo bằng 2 loài cây keo lá tràm, keo tai tượng ở Vườn Quốc Gia Cát Bà Hải Phòng, sau 2 năm trồng các loài lim xanh, trám, lát hoa, gội, lim xẹt, dẻ... Ông kết luận rằng chỉ dùng keo lá tràm là thích hợp làm lớp áo che phủ ban đầu. Tuy nhiên, thí nghiệm của ông bố trí nơi đất bằng phẳng, tầng đất còn dày (tầng đất lớn hơn 50 cm). Vũ Tấn Phương (2001) [14] tiến hành nghiên cứu mối quan hệ giữa tính chất đất và sinh trưởng của keo lai tại Ba Vì cho thấy tính chất đất được cải thiện đáng kể khi cấp tuổi keo tăng lên và cấu trúc rừng ổn định.
15 Thảo luận: Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước đều đi đến kết luận rằng thực vật có tác động đến tính chất đất, mức độ và chiều hướng tác động lại phụ thuộc chặt chẽ vào loại hình trạng thái, chất lượng của thảm thực vật đó trong mối liên hệ với các yếu tố địa hình. Hiện nay, các loài keo vẫn được trồng phổ biến trên nhiều vùng khắp cả nước. Số công trình nghiên cứu ở Việt Nam về keo cũng rất phong phú từ chọn, tạo, nhân giống, gây trồng, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh, chăm sóc và khai thác. Tuy nhiên, nghiên cứu về mối quan hệ giữa rừng trồng các loài keo với sự biến động của đất thì đến nay còn rất ít.
16 CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU- NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu. 2.1.1 Mục tiêu chung Góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho các giải pháp kỹ thuật quản lý, sử dụng bền vững các hệ sinh thái rừng trồng ở Việt Nam. 2.1.2. Mục tiêu cụ thể - Mô phỏng được sự biến đổi một số tính chất đất dưới tán rừng trồng keo tai tượng ở các cấp tuổi khác nhau. - Tìm ra được các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng phục hồi đất và đề xuất được một số giải pháp quản lý, sử dụng bền vững các hệ sinh thái rừng và đất rừng trồng keo tai tượng tại khu vực nghiên cứu. 2.2. Giới hạn nghiên cứu Do hạn về thời gian, nhân lực và kinh phí nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu động thái của một số tính chất đất cơ bản dưới tán rừng trồng keo tai tượng ở các cấp tuổi khác nhau ở vùng đệm khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến, huyện Kim Bôi, tỉnh Hoà Bình. 2.3. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là rừng trồng keo tai tượng và đất rừng dưới tán rừng trồng keo có tuổi từ 1 đến 7 năm tuổi, tại vùng đệm khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến, huyện Kim Bôi, tỉnh Hoà Bình. 2.4. Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đề ra, đề tài tiến hành nghiên cứu một số nội dung sau:
17 2.4.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng keo ở các cấp tuổi khác nhau 2.4.2. Nghiên cứu đặc điểm thổ nhưỡng dưới tán rừng keo ở các cấp tuổi khác nhau 2.4.3. Nghiên cứu sự biến đổi điều kiện thổ nhưỡng dưới tán rừng trồng keo ở các cấp tuổi khác nhau 2.4.4. Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng phục hồi đất ở rừng trồng keo và đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý sử dụng đất 2.5. Phương pháp nghiên cứu 2.5.1. Quan điểm và phương pháp luận nghiên cứu Đất là một thực thể sống có quá trình hình thành và phát triển riêng, trong mối quan hệ biện chứng với các nhân tố môi trường: Đá mẹ, thực vật, khí hậu……do đó tính chất đất chịu tác động của các nhân tố trên. Tuy nhiên, trong một khu vực có diện tích không lớn thì các nhân tố đá mẹ, khí hậu là không hay ít có sự biến đổi, do đó sự khác biệt về tính chất đất được quyết định bởi các nhân tố thực vật, các yếu tố địa hình và phương thức sử dụng đất của con người. Đất và lớp phủ thực vật có mối quan hệ sâu sắc trong chu trình tuần hoàn vật chất và năng lượng trong hệ sinh thái. Trước hết, đất cung cấp các chất dinh dưỡng để cung cấp năng lượng cho các chu trình sinh lý, sinh hoá của cây, đảm bảo cho cây có đủ năng lượng để tồn tại và phát triển. Thực vật cũng ảnh hưởng tích cực đến quá trình bảo vệ và duy trì độ phì đất, đặc biệt là đối với đất ở vùng cao nhiệt đới, nơi mà độ phì đất luôn luôn bị đe doạ suy thoái bởi các nhân tố ngoại cảnh. Trong quá trình sống, thực vật trả lại cho đất các chất dinh dưỡng thông qua vật rơi rụng, tạo ra môi trường thuận lợi thúc đẩy quá trình phân huỷ các vật chất hữu cơ, trả lại dinh dưỡng cho đất. Hệ rễ của thực vật ăn sâu vào lòng đất để hút các chất dinh dưỡng, nước….chúng thúc đẩy quá trình phong hoá hình thành đất. Khi hệ rễ này chết đi chúng là nguồn mùn cho đất, tạo cho đất có độ xốp, độ thoáng
18 khí….tức có tác dụng cải thiện độ phì đất. Ngoài ra hệ thực vật với cấu trúc phức tạp của mình, hệ thực vật ngăn cản xung lực của hạt mưa trực tiếp vào đất, làm giảm dòng chảy mặt, do đó ngăn cản quá trình xói mòn đất và tạo độ ẩm cho đất. Như vậy hệ thực vật có tác dụng quan trọng trong bảo vệ đất, duy trì và làm tăng độ phì đất. Tuy nhiên, không phải hệ thực vật nào cũng ảnh hưởng đến tính chất đất như nhau mà chúng phụ thuộc vào các nhân tố cấu trúc hình thành lớp phủ thực vật đó. Các hệ thực vật có cấu trúc khác nhau sẽ ảnh hưởng không giống nhau đến tính chất đât, do đó nghiên cứu động thái tính chất đất phải nghiên cứu biến đổi tính chất đất trong mối liên hệ với các nhân tố cấu trúc. Ngoài ra tính chất đất còn chịu tác động bởi các nhân tố địa hình (độ dốc, độ cao, hướng phơi….) và phương thức sử dụng đất của cơn người, do đó khi nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng phục hồi đất và biện pháp quản lý, sử dụng đất cần xem xét các giải pháp đó trong mối liên hệ tổng thể của các nhân tố trên. 2.5.2. Phương pháp kế thừa Kế thừa một số tài liệu liên quan đến nội dung nghiên cứu như: tài liệu và báo cáo về điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội của khu vực, các số liệu về khí tượng thuỷ văn, bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ đất của khu vực, tài liệu về thảm thực vật của khu vực, các biện pháp kỹ thuật trồng, chăm sóc, quản lý, bảo vệ rừng tại khu vực nghiên cứu. 2.5.3. Phương pháp điều tra thu thập số liệu ngoại nghiệp Chọn những vị trí điển hình, đại diện cho mỗi cấp tuổi tại khu vực nghiên cứu để lập các OTC, OTC có diện tích 500m2, mỗi cấp tuổi điều tra 3 lần lặp. Trên OTC tiến hành nghiên cứu các nội dung sau: 2.5.3.1. Điều tra cấu trúc rừng Do đối tượng nghiên cứu là rừng trồng keo thuần loài do vậy cấu trúc rừng ở đây chúng tôi chỉ nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ (theo chiều thẳng
19 đứng) và theo mặt phẳng nằm ngang, cấu trúc tuổi mà bỏ qua chỉ tiêu cấu trúc tổ thành, bao gồm các nội dung sau: a. Tầng cây cao Điều tra các chỉ tiêu cấu trúc rừng bao gồm các chỉ tiêu sau: - D1.3: Đo bằng thước dây có độ chính xác đến mm tại vị trí cách mặt đất 1.3m. - Hvn và Hdc: Được đo bằng thước đo cao Blume – leiss. - Đường kính tán (Dt) được xác định bằng thước dây có độ chính xác đến mm, theo hai hướng Đông Tây và Nam Bắc. - Chất lượng cây được đánh giá theo 3 cấp: Tốt, xấu và trung bình.  Cây tốt là những cá thể có sức sinh trưởng và phát triển tốt, thân tròn đều, tán phát triển cân đối, không bị sâu bệnh hại.  Cây xấu là những cây cong queo sâu bệnh, có sức sinh trưởng phát triển kém.  Cây trung bình là những cây còn lại. b. Tầng cây bụi Nghiên cứu tầng cây bụi được tiến hành trên các ODB trong các OTC. Trên OTC tiến hành lập 5 ODB có diện tích là 25m2, 4 ô 4 góc và 1 ô ở giữa. Trên ODB tiến hành nghiên cứu các nội dung sau: + Tiến hành thống kê tên tất cả các loài có mặt trên ODB. + Điều tra tình hình sinh trưởng bao gồm các chỉ tiêu sau: - Chiều cao trung bình ( Htb): Đo bằng sào đo cao có độ chính xác đến cm. - % che phủ trung bình ( % Cp). - Đường kính tán (Dt) được xác định bằng thước dây có độ chính xác đến mm, theo hai hướng Đông Tây và Nam Bắc. - Chất lượng cây bụi được đánh giá theo 3 cấp: Tốt, xấu và trung bình.