Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kiểu thảm thực vật đến tính chất của đất dưới các quần xã rừng trồng ở xã phú đình, huyện định hóa, tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐINH THỊ THU HIỀN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ KIỂU THẢM THỰC VẬT ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT DƯỚI CÁC QUẦN XÃ RỪNG TRỒNG Ở XÃ PHÚ ĐÌNH, HUYỆN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐINH THỊ THU HIỀN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ

KIỂU THẢM THỰC VẬT ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT DƯỚI CÁC QUẦN XÃ RỪNG TRỒNG Ở XÃ PHÚ ĐÌNH,

HUYỆN ĐỊNH HÓA, TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐINH THỊ THU HIỀN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ

KIỂU THẢM THỰC VẬT ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT DƯỚI CÁC QUẦN XÃ RỪNG TRỒNG Ở XÃ PHÚ ĐÌNH,

HUYỆN ĐỊNH HÓA, TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Sinh thái học

Mã số: 60 40 01 20

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS ĐINH THỊ PHƯỢNG

THÁI NGUYÊN - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là cồng trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi.Các

số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2017

Tác giả luận văn

Đinh Thị Thu Hiền

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS.Đinh Thị Phượng - người thầy đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn Thạc sĩ này

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, Ban Chủ nhiệm Khoa Sinh học, các cán bộ Khoa Sau đại học trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã nhiệt tình giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Tôi xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm và giúp đỡ nhiệt tình của UBND huyện Định Hóa, UBND xã Phú Đình và người dân địa phương đã giúp đỡ, cung cấp thông tin và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tiến hành điều tra, nghiên cứu để hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn chân thành của mình tới bạn bè đồng nghiệp, tới những người thân trong gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi về mọi mặt để tôi có thể hoàn thành khóa học và thực hiện luận văn này

Trong quá trình thực hiện luận văn do còn hạn chế về thời gian, kinh phí cũng như trình độ chuyên môn nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến quý báu của các thầy cô giáo, các bạn bè đồng nghiệp

để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2017

Tác giả luận văn

Đinh Thị Thu Hiền

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Thời gian và phạm vi nghiên cứu 3

3 Đóng góp mới của luận văn 3

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Những nghiên cứu về thành phần loài, dạng sống và cấu trúc của thảm thực vật 4

1.1.1 Những nghiên cứu về thành phần loài 4

1.1.2 Những nghiên cứu về dạng sống 7

1.2 Những nghiên cứu về ảnh hưởng giữa thực vật và đất 10

1.2.1 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất 10

1.2.2 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của đất tới thảm thực vật………12

1.2.3 Những nghiên cứu về tác dụng cải tạo đất của thảm thực vật 15

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNGVÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 18

2.2 Đối tượng và địa điểm nghiên cứu 18

2.3 Nội dung nghiên cứu 18

2.4 Phương pháp nghiên cứu 18

2.4.1 Những trang bị phục vụ cho nghiên cứu 18

2.4.2 Nghiên cứu ngoài thiên nhiên 19

2.4.3 Phương pháp thu mẫu 20

2.4.4 Phương pháp phân tích mẫu vật 21

2.4.5 Phương pháp điều tra trong nhân dân 23

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 24

3.1 Điều kiện tự nhiên 24

3.1.1 Vị trí địa lý 24

3.1.2 Địa hình, địa chất, thổ nhưỡng 26

3.1.3 Thảm thực vật 29

3.1.4 Khí hậu, thủy văn 29

3.2 Điều kiện kinh tế, xã hội 33

3.2.1 Điều kiện kinh tế 33

3.2.2 Điều kiện xã hội 35

3.3 Thuận lợi và khó khăn tại điểm nghiên cứu 35

3.3.1 Thuận lợi 36

3.3.2 Khó khăn 36

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

4.1 Thành phần loài, thành phần dạng sống, cấu trúc các quần xã thực vật 38

4.1.1 Thành phần loài thực vật trong các quần xã nghiên cứu 38

4.1.2 Thành phần dạng sống thực vật trong các quần xã nghiên cứu 58

4.1.3 Đặc điểm cấu trúc các quần xã nghiên cứu 65

4.2 Đặc điểm hình thái phẫu diện đất trong các quần xã thực vật 69

4.2.1 Phẫu diện đất đặc trưng ở rừng Keo 7 tuổi 69

4.2.2 Phẫu diện đất đặc trưng ở rừng Mỡ 24 tuối 70

4.2.3 Phẫu diện đất đặc trưng ở rừng Quế 22 tuổi 70

4.3 Tính chất lí học của đất dưới một số quần xã thực vật 71

4.3.1 Thành phần cơ giới đất 71

4.3.2 Độ ẩm đất 72

4.3.3 Mức độ xói mòn đất 74

4.4 Tính chất hóa học của đất dưới một số quần xã thưc vật 75

4.4.1 Độ chua pH(KCl) .76

4.4.2 Hàm lượng mùn tổng số (%) 77

4.4.3 Hàm lượng đạm tổng số (%) 79

4.4.4 Hàm lượng lân và kali dễ tiêu 80

4.4.5 Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trao đổi 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

1 Kết luận 86

2 Đề nghị 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Phân loại mức độ xói mòn đất 22

Bảng 3.1 Hiện trạng sử dụng đất xã Phú Đình năm 2016 28

Bảng 3.2 Nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm và tổng số giờ nắngtrung bình tháng huyện Định Hóa năm 2016 29

Bảng 4.1 Danh lục các loài thực vật tại các khu vực nghiên cứu 39

Bảng 4.2 Thành phần dạng sống trong các quần xã nghiên cứu 58

Bảng 4.3 Cấu trúc của các quần xã rừng trồng tại điểm nghiên cứu 65

Bảng 4.4 Thành phần loài, dạng sống, cấu trúc tầng và độ che phủcủa các quần xã nghiên cứu 68

Bảng 4.5 Thành phần cơ giới đất của các quần xã rừng trồng 72

Bảng 4.6 Độ ẩm (%) và mức độ xói mòn của đất ở các quần xã 73

Bảng 4.7 Một số tính chất hóa học của đất dưới các quần xã nghiên cứu 76

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Nhãn và thông tin cần thu thập 20

Hình 3.1 Bản đồ hành chính tỉnh Thái Nguyên 24

Hình 3.2 Bản đồ hành chính huyện Định Hóa 25

Hình 3.3 Biểu đồ nhiệt độ theo tháng ở huyện Định Hóa năm 2016 30

Hình 3.4 Biểu đồ tổng lượng mưa theo tháng ở huyện Định Hóa năm 2016 31

Hình 3.5 Biểu đồ độ ẩm theo tháng ở huyện Định Hóa năm 2016 32

Hình 3.6 Biểu đồ tổng số giờ nắng theo tháng ở huyện Định Hóa năm 2016 33

Hình 4.1 Biểu đồ độ ẩm (%) theo chiều sâu phẫu diện của các quần xã nghiên cứu 73

Hình 4.2 Biểu đồ pH(KCl) theo độ sâu của các quần xã nghiên cứu 77

Hình 4.3 Biểu đồ hàm lượng mùn tổng số (%) theo độ sâu của các quần xã nghiên cứu 78

Hình 4.4 Biểu đồ hàm lượng đạm tổng số (%) theo độ sâu của các quần xã nghiên cứu 79

Hình 4.5 Biểu đồ hàm lượng Lân dễ tiêu P2O5 (ppm) theo độ sâu của các quần xã nghiên cứu 80

Hình 4.6 Biểu đồ hàm lượng Kali dễ tiêu K2O (ppm) theo độ sâu của các quần xã nghiên cứu 82

Hình 4.7 Biểu đồ hàm lượng Ca2+ trao đổi (ppm) theo độ sâu của các quần xã nghiên cứu 83

Hình 4.8 Biểu đồ hàm lượng Mg2+ trao đổi (ppm) theo độ sâu của các quần xã nghiên cứu 84

Đặc tính cơ bản của đất được thể hiện qua độ phì Độ phì là nhân tố tổng hợp được quy định bởi nhiều yếu tố: Đá mẹ, thành phần cơ giới, cấu tượng đất, đặc điểm hóa tính Do đó độ phì ảnh hưởng đến nhiều mặt của hệ sinh thái cũng như của quần xã thực vật nói riêng Đất tốt hay không được đánh giá qua độ phì của đất Độ phì càng cao thì đất càng tốt, ngược lại thảm thực vật cũng có tác động trở lại với đất một cách rất tích cực, nó thúc đẩy cho đất nhanh chóng tăng

độ phì nhiêu

Rừng là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá đối với các quốc gia Thực vật nói chung và thực vật rừng nói riêng là loài sinh vật duy nhất trên trái đất có khả năng quang hợp tạo nên sinh chất nuôi sống mình và nuôi sống các sinh vật khác, góp phần quan trọng vào chu trình tuần hoàn vật chất và năng lượng Thực vật rừng là nguồn tài nguyên thiên nhiên có khả năng tái tạo cung cấp cho loài người

từ lương thực, thực phẩm, các loài ốc chữa bệnh, các vật liệu sử dụng hàng ngày cho đến các nguyên liệu, nhiên liệu dùng trong công nghiệp Quần thể thực vật rừng tạo nên môi trường sinh thái thích hợp là nơi cư trú cho nhiều loài sinh vật,

nó cũng góp phần cải tạo môi trường không khí, đất, nước và làm tăng vẻ đẹp nơi sống của con người

Trong thời gian gần đây do tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của con người cũng như những biến đổi của thiên nhiên đã làm cho đất rừng ngày càng bị suy thoái Từ đó đã làm giảm diện tích rừng một cách nhanh chóng Năm 1980, khoảng 15,2 triệu ha rừng nhiệt đới bị phá mỗi năm và có xu hướng tăng lên trong thập niên này Theo tổ chức nông nghiệp và lương thực Liên Hiệp Quốc (FAO), diện tích rừng tiếp tục bị giảm nhanh, đặc biệt ở các nước đang phát triển, khoảng giữa năm 1985 và 1995, đã mất khoảng 200 triệu ha rừng Mặc dù, được

bù đắp bởi sự tái trồng rừng, tạo những khu đất trồng rừng mới, sự tái phát triển

từ từ và việc mở rộng diện tích trồng rừng ở các nước phát triển, nhưng diện tích rừng cũng mất khoảng 180 triệu ha nghĩa là khoảng 12 triệu ha/năm Ở các nước phát triển, việc chuyển đổi rừng không quan trọng nhưng sự suy thoái rừng lại đáng báo động

Ở Việt Nam, trong những năm qua, do quá trình khai thác quá mức tài nguyên rừng cùng với phong tục tập quán lạc hậu của các địa phương: du canh

du cư, đốt nương làm rẫy, sự phát triển của ngành chăn nuôi gia súc làm cho diện tích rừng nước ta ngày càng bị thu hẹp Theo số liệu thống kê năm 1945, độ che phủ rừng ở nước ta là 43%, đến năm 1990 chỉ còn 27,8% Mặc dù năm 2002, con

số này đã tăng lên 35,8% (nguồn: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tính

đến tháng 12 năm 2003) nhưng vẫn chưa đảm bảo mức an toàn sinh thái cho sự

phát triển bền vững của đất nước Chính vì vậy, Đảng và Nhà nước ta đã hết sức chú trọng tới vấn đề bảo vệ, phục hồi rừng nói riêng và thảm thực vật nói chung

Xuất phát từ ý tưởng cho rằng cần có những nghiên cứu sâu hơn về tính chất của đất để thấy được ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất rừng, nhằm mục đích phục hồi lại hệ sinh thái rừng và sử dụng đất hợp lí trên quan điểm sinh thái

và phát triển bền vững, đồng thời đề xuất biện pháp cải tạo đất bị xói mòn, bạc màu để nhanh chóng phủ nhanh đất trống, đồi trọc

Với những lý do trên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một

số kiểu thảm thực vật đến tính chất của đất dưới các quần xã rừng trồng ở xã Phú Đình, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên”

2 Thời gian và phạm vi nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu: đề tài được thực hiện từ tháng 5 năm 2016 đến tháng

4 năm 2017

Phạm vi nghiên cứu: Do điều kiện thời gian và kinh phí, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của một số quần xã thực vật đến một số tính chất lí, hóa học cơ bản của đất dưới các quần xã rừng trồng ở xã Phú Đình, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên, không nghiên cứu sự tác động trở lại của các yếu tố môi trường đất đến các quần xã rừng trồng trên khu vực nghiên cứu

3 Đóng góp mới của luận văn

Mô tả đặc điểm hình thái phẫu diện đất dưới một số thảm thực vật trong khu vực nghiên cứu

Đưa ra các dẫn liệu định lượng góp phần làm sáng tỏ ảnh hưởng của một số thảm thực vật đến môi trường đất dưới quần xã rừng trồng xã Phú Đình, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên làm cơ sở cho việc quy hoạch và lựa chon cây trồng phù hợp để đẩy nhanh quá trình phủ xanh đất trồng đồi trọc, tăng diện tích che phủ và lợi ích kinh tế cho người dân

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Những nghiên cứu về thành phần loài, dạng sống và cấu trúc của thảm thực vật

1.1.1 Những nghiên cứu về thành phần loài

1.1.1.1 Trên thế giới

Những nghiên cứu đa dạng sinh học và bảo tồn nguồn gen sinh vật trên thế giới được bắt đầu từ rất sớm bằng những công trình phân loại về thực vật và động vật Nhiều tổ chức quốc tế đã ra đời để hướng dẫn, giúp đỡ và tổ chức việc đánh giá, bảo tồn các loài thực vật Trong lĩnh vực nghiên cứu về đa dạng của hệ thực vật và thảm thực vật đã có nhiều tác giả trên thế giới quan tâm và có các công trình công bố như:

Nhà sinh vật người Anh, John Ray(1627 - 1705)đã công bố hai công trình nổi tiếng nhất về thực vật học là “Methodus Plantaum Novo” (Ray, 1682) và

“Hisloria planlarum”(Ray, 1686 - 1704) với 3 tập.Ông đã mô tả 18000 loài thực

vật, trong đó có nhiều loài nằm ở Châu Âu Ông chia thực vật thành hai nhóm lớn: nhóm bất toàn (imperfecta) gồm nấm, rêu, dương xỉ, các thực vật thủy sinh

và nhóm có hoa Ray đã chia thực vật có hoa làm hai nhóm: thực vật hai lá mầm

và thực vật một lá mầm Đồng thời hệ thồng Ray và Bauhin có thể coi là sự bắt đầu của hệ thống phân loại tự nhiên [41]

Hệ thống phân loại của nhà thực vật Thụy Điển, Carl Linnaeus (1707 - 1778) được coi là bất hủ của hệ thồng phân loại nhân tạo Ông đã mô tả được

10000 loài xếp vào 1000 chi và 116 bộ trong tác phẩm “Species Plantarum” (1973) [41]

Năm 1789, nhà thực vật Antoine Laurent de Jussieu đã công bố “Genera Plantarum secundum ordines Naturaees disposita” trong đó 100 nhóm ông gọi là

Bộ hiện nay vẫn được sử dụng và gọi là Họ Hệ thống của Jussieu hơn hẳn hệ thống Linnaeus [41]

Năm 1883 August Wilhelm Eichler (1839 - 1887) đã chia thực vật thành: thực vật không hạt (Cryptogamae) bao gồm Nấm, Tảo, Rêu và khuyết thực vật, thực vật có hạt(Phanerogamae) gồm Hạt trần và Hạt kín, trong đó thực vật hạt kín lại được chia thành nhóm một lá mầm và hai lá mầm[41]

Sau đó có nhiều có nhiều coogn trình được công bố như Robert Thorne (1968, 1976), nhà thực vật người Nga Armen Takhtajan (1969, 1970, 1987, 1989, 1997), nhà thực vật người Mỹ Arthur Cronquist (1968) Mỗi tác giả đều giới thiệu tổng quan về hệ thống phân loại của họ [41]

Long Chun và cộng sự (1993), nghiên cứu về đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuang Bana tỉnh Vân Nam Trung Quốc đã nhận xét: khi nương rẫy bỏ hoá được 3 năm thì có 17 họ, 21 chi, 21 loài; bỏ hoá 19 năm thì có

60 họ, 134 chi và 167 loài [dẫn theo 45]

Những nghiên cứu của các tác giả trên thế giới trên đều tập trung nghiên cứu và đánh giá thành phần loài ở một vùng và khu vực cụ thể, phản ánh hệ thực vật đặc trung trong mối tương quan với điều kiện địa hình và khí hậu Tuy vậy,

số lượng các công trình nghiên cứu còn chưa nhiều, cần có những nghiên cứu cụ thể hơn rộng rãi hơn nhằm mục đích có thể đánh giá chính xác thành phần loài thực vật đặc trưng của một khu vực hoặc một quốc gia

1.1.1.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu về đa dạng của hệ thực vật và thảm thực cũng được nhiều nhà nghiên cứu tiến hành từ khá sớm.Ngày nay việc nghiên cứu, tìm hiểu sự đa dạng của các kiểu thảm thực vật, các loài cây quý hiếm có nguy cơ bị tuyệt chủng đang rất được quan tâm.Việc nghiên cứu góp phần sâu hơn và công tác bảo tồn và phục hổicác nguồn cây quý Một số công trình có thể

kể đến:

Năm 1978,trong quyển “Thảm thực vật rừng Việt Nam” tác giả Thái Văn Trừng thống kê hệ thực vật rừng Việt Nam có 7004 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 1850 chi, 289 họ [47]

Năm 1980, Hoàng Chung trong công trình nghiên cứu đồng cỏ vùng núi Bắc Việt Nam đã thu được 233 loài thuộc 54 họ và 44 bộ [11]

Trong “Cây cỏ Việt Nam” (1991 - 1993), Phạm Hoàng Hộđã thống kê số loài hiện có của hệ thực vật là 12000 loài [21]

Năm 1991, tác giả Phan Nguyên Hồng lập danh mục cùng với một số chỉ tiêu khác (dạng sống, môi trường, khu phân bố) của 75 loài thuộc 2 nhóm loài cây ngập mặn điển hình và cây gia nhập vào rừng ngập mặn [22]

Khi nghiên cứu thành phần loài và dạng sống của sa van bụi vùng đồi trung

du Bắc Thái, 2 tác giả Lê Ngọc Công và Hoàng Chung (1994) đã thồng kê 123 loài thuộc 47 họ khác nhau [15]

Năm 2000 khi nghiên cứu quá trình phục hồi rừng tự nhiên sau nương rẫy

ở Sơn La tác giả Lê Đồng Tấn đã kết luận: mật độ cây giảm khi độ dốc tăng, mật

độ cây giảm từ chân lên đỉnh đồi, mức độ thoái hoá đất ảnh hưởng đến mật độ,

số lượng loài cây và tổ thành loài cây [39]

Khi nghiên cứu về thảm thực vật Vườn quốc gia Ba Vì năm 2005 Thái Văn Thụy và Nguyễn Phúc Nguyên phát hiện 11 kiểu quần xã thực vật khác nhau Trong quần xã cây bụi thứ sinh thường xanh, lá rộng thành phần chủ yếu

là cây gỗ dạng bụi cao từ 2 - 5m [44]

Năm 2010, khi nghiên cứu tính đa dạng thực vật bậc cao có mạch trong 4 trạng thái rừng ở tỉnh Thái Nguyên tác giả Lê Ngọc Công đã công bố danh lục gồm 733 loài, 465 chi, 145 họ thuộc 5 ngành thực vật bậc cao có mạch Tác giả cho biết có 71 loài thực vật có tên trong Sách đỏ Việt Nam (2007), IUCN (2001)

và Nghị định 32/2006/NĐ-CP[14]

Tác giả Lê Đồng Tấn, Nguyễn Anh Hùng và Dương Thị Vân Anh (2010), khi nghiên cứu về hiện trạng thảm thực vật tại xã Phú Đình huyện Định Hóa, bước đầu đã ghi nhận 547 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 121 họ 372 chi 5

Các nhà nghiên cứu trong nước cũng đã phân loại và phát hiện được loài mới qua phân loại thực vật theo từng khu vực nghiên cứu, qua đó nhận biết được mức độ đa dạng thành phần loài của khu vực nghiên cứu

1.1.2 Những nghiên cứu về dạng sống

Dạng sống của thực vật là sự biểu hiện về hình thái cấu trúc cơ thể thực vật thích nghi với điều kiện môi trường của nó, nên đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu từ rất sớm

1.1.2.1 Trên thế giới

Bảng phân loại dạng sống cây thuộc thảo đã được lập ra lần đầu tiên là Cannon (1911), sau đó hàng loạt bảng đã được đưa ra.Với cây thảo, đặc điểm phần dưới đất đóng vai trò rất quan trọng trong phân chia dạng sống, nó biểu thị mức độ khắc nghiệt khác nhau của môi trường sống, là phần sống lâu năm của cây.Vì thế, sử dụng phần dưới đất để làm tiêu chuẩn phân chia dạng sống sẽ giúp cho ta đánh giá đúng hơn kiểu thảm, những đặc điểm đặc trưng của môi trường Thí dụ: Thân rễ dài đặc trưng cho môi trường đất thuộc loại trung bình và tốt, đất khô cằn thì chủ yếu là nhóm mọc thành búi, cây một năm [12]

Ngày nay, hệ thống phân loại dạng sống của Raunkiaer (1934)vẫn được khi phân tích bản chất sinh thái của mỗi hệ thực vật, nhất là hệ thực vật của các vùng ôn đới.Raunkiaer đã chia 5 nhóm dạng sống cơ bản:

1 Phanerophytes (Ph): nhóm cây có chồi trên mặt đất

2 Chamaetophytes (Ch): nhóm cây có chồi sát mặt đất

3 Hemicryptophytes (He): nhóm cây có chồi nửa ẩn

4 Cryptophytes (Cr): nhóm cây có chồi ẩn

5 Therophytes (Th): nhóm cây sống 1 năm

và công thức phổ dạng sống là SN = 46 Ph + 9 Ch + 26 He + 6 Cr + 13 Th

Đây là cơ sở để so sánh các phổ dạng sống của các vùng khác nhau trên trái đất Thường ở vùng nhiệt đới ẩm thì nhóm cây chồi trên - Ph chiếm khoảng 80%,

Ch khoảng 20%, những nhóm khác hầu như không có Trái lại, ở các vùng khô hạn thì nhóm Th và Cr lại có tỷ lệ khá cao còn Ph thì giảm xuống [12]

Hệ thống phân chia dạng sống của Raunkiaer có ý nghĩa quan trọng, đảm bảo tính khoa học, dễ áp dụng Phân chia dạng sống của Raunkiaer dựa trên những đặc điểm cơ bản của thực vật, nghĩa là dựa trên đặc điểm cấu tạo, phương thức sống của thực vật, đó là kết quả tác động tổng hợp của các yếu tố môi trường tạo nên Thuộc về những đặc điểm này có hình dạng ngoài của thực vật, đặc điểm qua đông, sinh sản Vì lẽ đó, trong nghiên cứu của mình, tôi cũng chọn lựa cách phân chia dạng sống này của Raunkiaer

Những tiêu chuẩn được sử dụng trong bảng phân loại của Golubép (1962): phần trên mặt đất: cấu tạo thân, hình dạng và kích thước của nó, hình thức tạo chồi; phần dưới đất: kiểu hệ rễ, kiểu thân rễ, và kích thước một số đặc điểm riêng biệt; Chu kì sống của cá thể [12]

Xêrêbriacốp (1962, 1964), đưa ra bảng phân loại dạng sống mang tính chất sinh thái học hơn của Raunkiaer Trong bảng phân loại này, ngoài những dấu hiệu hình thái sinh thái, Xêrêbriacốp sử dụng cả những dấu hiệu như ra quả nhiều lần hay một lần trong cả đời của cá thể bao gồm: ngành, kiểu, lớp

và lớp phụ.Trong bảng phân loại của ông không bao gồm những cây thuỷ sinh Trong đó ông còn chia ra các đơn vị nhỏ hơn là nhóm, nhóm phụ, tổ và các dạng đặc thù[12]

1.1.2.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam có một số công trình nghiên cứu về dạng sống như:

Khithống kê thành phần dạng sống cho loại hình đồng cỏ miền bắc Việt Nam năm 1980 Hoàng Chung đã đưa ra 18 kiểu dạng sống cơ bản và bảng phân loại kiểu đồng cỏ sa van, thảo nguyên [11]

Khi nghiên cứu hệ thực vật Lâm Sơn tỉnh Hoà Bình năm 1990 tác giả Lê Trần Chấn đã phân chia hệ thực vật thành 5 nhóm dạng sống chính theo phương pháp của Raunkiaer [10]

Khi nghiên cứu thực vật trong đồng cỏ vùng núi bắc Việt NamHoàng Chung

đã phân chia 8 kiểu dạng sống chính là: kiểu cây gỗ, kiểu cây bụi, kiểu cây bụi thân bò, kiểu cây bụi nhỏ, kiểu cây bụi nhỏ bò, kiểu nửa bụi, kiều thực vật có khả năng tạo chồi mới từ rễ, kiểu cây thảo có hệ rễ cái sống lâu năm [12]

Nguyễn Bá Thụđã xây dựng phổ dạng sống của hệ thực vật Vườn quốc gia Cúc Phương theo nguyên tắc của Raunkiaer [43]:

SB = 57,8Ph +10,5Ch + 12,4He + 8,3Cr + 1 l,0Th

Năm 1999 khi nghiên cứu tính đa dạng sinh học của hệ sinh thái sau nương rẫy vùng Tây Nam Nghệ An tác giả Phạm Hồng Ban cũng áp dụng khung phân loại của Raunkiaer để phân chia dạng sống, phổ dạng sống như sau[5]:

SB = 67,40Ph + 7,33 Ch + 12,62H e + 8,53Cr + 4,09Th

Năm 2002, tác giả Đặng Kim Vuilại phân chia dạng sống thực vật của rừng phục hồi sau nương rẫy ở huyện Đồng Hỷ tỉnh Thái Nguyên dựa vào hình thái cây: Cây gỗ, cây bụi, dây leo và cây cỏ, ông đã xác định được 17 kiểu dạng sống trong đó có 5 kiểu dạng cây bụi: Cây bụi, cây bụi thân bò, cây bụi nhỏ, cây bụi nhỏ thân bò, cây nửa bụi[51]

Năm 2003, trong nghiên cứu dạng sống thực vật trong các thảm thực vật tại Hoành Bồ (Quảng Ninh) tác giảNguyễn Thế Hưng đã phân loại thực vật theo nguyên tắc của Raunkiaer: nhóm cây chồi trên đất có 196 loài chiếm 60,49% tồng số loài của toàn hệ thực vật; nhóm cây chồi sát đất có 26 loài chiếm 8,02%; nhóm cây chồi nửa ẩn có 43 loài chiếm 13,27%; nhóm cây chồi ẩn có 24 loài chiếm 7,47%; nhóm cây 1 năm có 35 loài chiếm 10,80% [25]

Năm 2004, Lê Ngọc Công khi nghiên cứu quá trình phân loại thảm thực vật ở Thái Nguyên đã phân chia thực vật thành các nhóm dạng sống sau: cây gỗ; cây bụi; cây cỏ và dây leo [13]

Năm 2013 khi nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tính đa dạng thực vật trong một số trạng thái thảm thực vật ở xã San Sả Hồ, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai, tác giả Phan Trọng Khương đã áp dụng bảng hệ thống phân chia dạng sống của Raunkiaer để phân chia dạng sống và phổ dạng sống, kết quả thu được là[27]:

Nghiên cứu về thành phần loài và thành phần dạng sống thực vật là một trong những nội dung quan trọng của các nhiệm vụ nghiên cứu của bất kì hệ thực vật nào Đặc điểm thành phần loài và dạng sống là một trong các chỉ tiêu quan trọng để phân biệt giữa kiểu thảm thực vật này với kiểu thảm thực vật khác

1.2 Những nghiên cứu về ảnh hưởng giữa thực vật và đất

Thảm thực vật có tác dụng mạnh mẽ tới đất Chúng làm thay đổi tính chất

lí, hóa học, thành phần và số lượng động vật đất, vi sinh vật đất, từ đó có tác dụng cải tạo đất

Hiện nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất

1.2.1 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất

Thảm thực vật có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ đất: giữ độ ẩm, hạn chế xói mòn, chống rửa trôi chất dinh dưỡng của đất… Thảm thực vật ảnh hưởng rất đa dạng tới đất rừng, do đó trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về nội dung này

1.2.1.1 Trên thế giới

Năm 1879, Dokuchaev đã định nghĩa đất (hay thổ nhưỡng) là một vật thể tự nhiên hình thành từ lớp trên của vỏ trái đất dưới ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố: khí hậu, đá mẹ, địa hình, sinh vật và tuổi địa chất của từng đia phương Như vậy sinh vật nói chung và thực vật nói riêng là một trong các yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới sự hình thành của đất (dẫn theo Nguyễn Ngọc Bình, 1996) [9]

Năm 1937 tác giả Moni nghiên cứu các kiểu rừng khác nhau thì đã đưa

ra kết luận: rừng mưa nhiệt đới, chất rơi rụng hàng năm là 10 - 20 tấn/ha, rừng ôn đới là 5 - 7 tấn/ha, thảm cỏ và thảo nguyên là 1 - 3 tấn/ha Lượng vật chất rơi rụng trả lại cho đất ở mỗi kiểu thảm thực vật khác nhau là khác nhau[dẫn theo 30]

Khi nghiên cứu các chất mà cây đã bổ sung cho đất, M.M.Kononove

(1951) cho rằng bộ rễ của các loài cây thuộc thảo là nguồn bổ sung các chất hữu

cơ cho đất đạt tới 8 - 25 tấn/ha, theo L.P.Beliakova (1953) thì lượng chất hữu cơ

cây Medicago sativa cung cấp khoảng 40 tấn/ha/năm[dẫn theo 30]

Năm 1964 khi nghiên cứu đất rừng nhiệt đới P.W.Richards cho rằng đất rừng nhiệt đới càng thành thục thì hàm lượng chất khoáng hòa tan càng giảm do quá trình rửa trôi và thảm thực vật rừng nhiệt đới là nhân tố tích cực chống lại quá trình đó[dẫn theo 4]

Năm 1955 tác giảS.V.Zon cho rằng đối với từng loại cây khác nhau, lượng vật chất trả lại cho đất cũng khác nhau: Ở rừng Thông là 4,1tấn/ha , rừng Vân sam là 6,0 tấn/ha , rừng Dẻ là 3,9 tấn/ha Ngoài ra tuổi rừng cũng ảnh hưởng tới khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho đất, tuổi rừng càng cao thì lượng chất rơi rụng càng nhỏ: rừng 20 tuổi là 2,5 tấn/ha, rừng 40 tuổi là 2,3 tấn/ha, rừng 100 tuổi chỉ có 1,3 tấn/ha [dẫn theo 30]

Theo Richards.P.W (1964), đất rừng nhiệt đới càng thành thục thì hàm lượng chất khoáng hòa tan càng giảm do quá trình rửa trôi và thảm thực vật rừng nhiệt đới là nhân tố tích cực chống lại quá trình đó [38]

1.2.1.2 Ở Việt Nam

Năm 1978, khi nghiên cứu tính chất hóa học của đất ở miền Bắc Việt Nam Nguyên Vi và Trần Khải đã khẳng định vai trò của thảm thực vật trong quá trình hình thành đất và nâng cao độ phì của đất [52]

Khi nghiên cứu nguồn gốc chất hữu cơ trong đất năm 1984 Nguyễn Lân Dũng cho rằng nguồn gốc từ xác cây xanh chiếm 4/5 tổng số chất hữu cơ đưa vào đất Tùy theo thảm thực vật khác nhau mà lượng chất hữu cơ cung cấp hàng năm cho đất cũng khác nhau [17]

Năm 1992 theo nghiên cứu của mình, Nguyễn Ngọc Điều cho biết dưới tán rừng thuần loại 5 - 6 tuổi lượng chất rơi rụng xuống đất từ 5 - 10tấn/ha/năm, trong đó chứa khoảng 80 -90kg đạm, 8kg lân, 205kg kali [18]

Năm 1998 khi nghiên cứu vai trò của độ che phủ ở các trạng thái thảm

thực vật Lê Ngọc Công và Hoàng Chung có nhận xét: trị số pH(KCl),hàm lượng mùn và hàm lượng các chất dễ tiêu trong đất tăng tỉ lệ thuận với độ che phủ của thảm thực vật[16]

Năm 2003, tác giả Nguyễn Thế Hưng nghiên cứu về một số đặc điểm sinh thái, sinh vật học của sa van Quảng Ninh phát hiện được 60 họ thực vật khác nhau với 131 loài và đưa ra kết luận: đa dạng về thành phần loài, dạng sống là yếu tố cải thiện tính chất lí hóa học của đất [25]

Năm 2006 tác giả Nguyễn Thị Kim Anh nghiên cứu ảnh hưởng của một

số thảm thực vật đến môi trường đất ở vùng đồi tỉnh Thái Nguyên đã đi đến kết luận: thảm thực vật có vai trò quan trọng trong việc làm biến đổi tính chất hóa học của đất, từ đó làm tăng độ phì (tăng hàm lượng mùn, đạm, K2O, P2O5, độ

pH, Ca++, Mg++ trao đổi) [2]

Đỗ Khắc Hùng (2009) khi nghiên cứu ảnh hưởng của một số kiểu thảm thực vật đến một số tính chất lý hóa học cơ bản của đất ở xã Yên Ninh, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên đã đưa ra kết luận: Rừng có tác dụng bảo vệ và cải tạo tốt thành phần cơ giới, tính chất vật lý và tính chất hóa học của đất [24]

Qua các công trình tại Việt Nam có thể thấy, số lượng công trình vẫn còn

ít, và ở xã Phú Đình huyện Định Hóa tỉnh Thái Nguyên chưa có công trình nghiên cứu nào về ảnh hưởng của quần xã rừng trồng tới đất

1.2.2 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của đất tới thảm thực vật

Đất là một hệ thống động trong đó dung dịch đất là môi trường của các quá trình vật lý, hoá học và sinh học trong môi trường đất Đất được hình thành

từ đá mẹ do sự biến đổi của nó theo thời gian dưới tác động của thực vật, động vật, vi sinh vật trong các điều kiện khác nhau của địa hình và khí hậu Tính chất quan trọng của đất chính là độ phì của đất vì độ phì có ảnh hưởng tới sự phân bố,

sự sinh trưởng và phát triển của cây rừng và hệ sinh thái rừng

1.2.2.1 Trên thế giới

Khi nghiên cứu trên loại hình đồng cỏ và thảo nguyên ở Liên Xô, một số nhà nghiên cứu như Alêkhin (1904) và Sennhicop (1938) đã đưa ra kết luận là mỗi vùng sinh thái xác định sẽ hình thành một kiểu thảm thực vật đặc trưng [dẫn theo 11]

Khi nghiên cứu hệ sinh thái rừng nhiệt đới các tác giả Hađi (1936), Baur (1946) và Richards.P.W (1952) cho rằng các đặc tính lí hóa của đất ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước, tình hình không khí và độ sâu tầng đất có tác dụng tạo ra sự phân hóa trong thành phần của hệ sinh thái rừng mưa hơn tính chất hóa học của đất [38]

Năm 1956 khi nghiên cứu về vai trò của mùn trong đất đối với cây Jacop.A

đã kết luận: ngoài khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cải tạo đất nâng cao độ phì, trong mùn còn có chất quynon có tác dụng kích thích sự tăng trưởng của rễ, do đó ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng và phát triển cây rừng [19]

Năm 1964, Khi phân chia các kiểu rừng trong mối quan hệ với thổ nhưỡng ở Indonesia và Malaysia Richards.P.W đã cho rằng: Trong vùng nhiệt đới dù chỉ khác biệt rất ít về đất đai cũng dẫn đến sự khác nhau về thành phần thực vật [38]

dày tầng đất cũng như độ ẩm, độ cứng của đất là yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển hình thái của rễ cây rừng, độ ẩm của đất và chất dinh dưỡng trong đất ảnh hưởng đến sự phát triển của những bộ phận trên mặt đất [46]

Năm 1993 tác giả Đặng Ngọc Anh nhận xét: hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất, độ sâu tầng đất đã ảnh hưởng tới khả năng tái sinh rừng Dẻ ở Hà Bắc Đất phát triển trên loại đá mẹ nào thì sẽ có loại đất ấy tương ứng phù hợp với thành phần khoáng của loại đá mẹ đó.Như vậy điều kiện đất và loại đất có ảnh hưởng lớn tới khả năng tái sinh của cây rừng[3]

Năm 1995 các tác giả Trần Đình Lý, Đỗ Hữu Thư và Lê Đồng Tấn nghiên cứu quá trình tái sinh phục hồi thảm thực vật sau nương rẫy tại Sapa đã nhận định: đất thoái hóa nhẹ thì quá trình diễn thế thứ sinh phục hồi thảm thực vật diễn

ra nhanh, nếu đất xấu (đất thoái hóa trung bình, nặng và rất nặng) thì quá trình diễn ra ngược lại [31]

Năm 2007, khi nghiên cứu quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật ở Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh (Vĩnh Phúc) và vùng phụ cận tác giả Ma Thị Ngọc Mai đã nhận xét: Các yếu tố địa hình, độ dốc, mức độ thoái hoá đất đều ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật [32]

Năm 2014, khi nghiên cứu ảnh hưởng của đất tới thực vật ở vùng An toàn khu Định Hóa (Thái Nguyên) Nguyễn Anh Hùng đã nhận xét: đối với đất có tỷ trọng và dung trọng cao thì các loài thực vật mọc trên đó thường có bộ rễ kém phát triển, ít có khả năng ăn sâu, vì vậy thảm thực vật (cỏ và cây bụi) chủ yếu là các loài hạn sinh phát triển [23]

Như vậy điều kiện đất và loại đất có những ảnh hưởng nhất định tới khả năng tái sinh của cây rừng Đặc điểm lý, hóa học của đất (đặc biệt là thành phần dinh dưỡng, độ pH, thành phần cơ giới và độ ẩm của đất) có ảnh hưởng rất lớn đến tổ thành rừng Đất phát triển trên loại đá mẹ nào thì sẽ có loại đất ấy tương ứng phù hợp với thành phần khoáng của loại đá mẹ đó

Số lượng các công trình nghiên cứu về tính chất lý hóa học của đất nhiều,

tuy nhiên chủ yếu nghiên cứu về rừng tự nhiên, rừng tái sinh những nghiên cứu

về tính chất lý hóa học của đất dưới các quần xã rừng trồng còn hạn chế

1.2.3 Những nghiên cứu về tác dụng cải tạo đất của thảm thực vật

Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật đến đất, trong đó tác dụng cải tạo đất được nghiên cứu sâu hơn cả.Việc nghiên cứu

về tác dụng cải tạo đất của thảm thực vật đã được rất nhiều nhà khoa học chú ý đến nhằm mục đích sử dụng bền vững tài nguyên đất

1.2.3.1 Trên thế giới

Công trình nghiên cứu sử dụng cây Keo dậu (Leuceana leucophata)ở

Phillipin như là một cây đa tác dụng để phủ xanh, trồng lại rừng cho gỗ củi vì cây này có khả năng cải tạo đất, mọc nhanh, tái sinh chồi mạnh, chịu được nơi đất xấu [dẫn theo 48]

Công trình nghiên cứu cây Muồng hoa pháo (Caliandra calothyrsus)

ở Indonexia vừa để cải tạo đất vừa làm thức ăn cho gia súc [dẫn theo 49]

Công trình nghiên cứu cây Đậu triều (Cajanus cajan) ở Ấn Độ là cây cải

tạo đất và trồng xen với cây ăn quả [dẫn theo 50]

Năm 1997 Trần Đình Lý nghiên cứu trồng cây họ Đậu (Keo hoa vàng, Keo mỡ), Thông và Bạch đàn trồng xen để cải tạo đất gò đồi ở Bình Trị Thiên.Sau

10 năm rừng khép tán ông đã thu được kết quả các chỉ tiêu lý học, hóa học của

đất trước và sau khi trồng các cây họ Đậu như sau: Độ ẩm tăng từ 2% lên 17%,

pH tăng từ 4,1% lên 4,3%, mùn tăng từ 0,94% lên 2,91%, Nitơ tổng số tăng từ 0,039% lên 0,059% [30]

Khi nghiên cứu một số đặc điểm của thảm thực vật thứ sinh và tính chất hóa học của đất tại xã Canh Nậu, huyên Yên Thế, tỉnh Bắc Giang tác giả Giáp Thị Hồng Anh năm 2007 đã đi đến kết luận: Các chỉ tiêu (độ ẩm, hàm lượng mùn, hàm lượng N,P,K và các cation Ca2+, Mg2+ trao đổi) trong đất nhìn chung đều biến đổi theo quy luật tăng dần khi độ che phủ của thảm thực vật tăng lên [1]

Năm 2007, tác giả Ma Thị Ngọc Mai nghiên cứu quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật ở Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh (Vĩnh Phúc) và vùng phụ cận đã kết luận: Tính chất vật lý, hoá học và dinh dưỡng của đất cũng được cải thiện dần theo thời gian và các giai đoạn diễn thế phục hồi rừng, từ giai đoạn thảm cỏ đến rừng thưa và rừng thành thục [32]

Năm 2010, khi nghiên cứu sự thay đổi môi trường đất trong quá trình phục hồi thảm thực vật rừng ở một số khu vực tỉnh Thái Nguyên tác giả Đinh Thị Phượng nhận xét: Quá trình tái sinh diễn thế phục hồi thảm thực vật rừng tự nhiên là tiền đề cho quá trình cải thiện đặc điểm lý tính và hóa tính của đất, làm tăng độ xốp, độ ẩm tầng đất mặt Thảm thực vật phục hồi góp phần cải thiện đặc tính hóa học của đất như làm tăng hàm lượng mùn, đạm tổng số, lân và kali dễ tiêu Cùng với quá trình cải thiện đặc tính lý, hóa học của đất thì thành phần và

số lượng vi sinh vật, động vật đất cũng tăng lên đáng kể [37]

Năm 2012, khi nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật đến một số tính chất lý, hóa học và vi sinh vật đất ở xã Phúc Xuân, thành phố Thái Nguyên tỉnh Thái Nguyên Dương Thị Thanh Mai đã đưa ra kết luận: thảm thực vật phục hồi có tác dụng to lớn đến cải thiện độ xốp của đất, hàm lượng mùn, lân, kali dễ tiêu và độ chua của đất [33]

Trên thế giới cũng như Việt Nam, các tác giả nghiên cứu về tác dụng cải

tạo đất của thảm thực vật rừng tự nhiên đã nhiều công trình Qua đó, có thể thấy được tác dụng cải tạo đất vô cùng to lớn của thảm thực vật rừng: cân bằng độ

ẩm, cung cấp mùn, điều hòa nhiệt độ của đất, cân bằng các chất hóa học Tuy nhiên các công trình nghiên cứu về mối quan hệ giữa rừng trồng và các tính chất

lý hóa học của đất còn hạn chế.Vì vậy, đây là hướng mà chúng tôi quan tâm nghiên cứu trong luận văn này

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được đặc điểm về thành phần loài, thành phần dạng sống, cấu trúc tầng tán, độ che phủ của các quần xã thực vật nghiên cứu

Xác định được những tính chất vật lí, hóa học cơ bản của đất dưới các quần xã thực vật nghiên cứu, trên cơ sở đó bước đầu đánh giá được tác dụng bảo

vệ đất, chống xói mòn và rửa trôi các chất dinh dưỡng trong đất, nâng cao độ phì của từng kiểu quần xã thực vật

2.2 Đối tượng và địa điểm nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các quần xã rừng trồng và một số tính chất lí - hóa học của đất tại 3 quần xã thực vật ở xã Phú Đình, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên:

Rừng trồng Quế 22 tuổi (RQU)

Rừng trồng Mỡ 24 tuổi (RMO)

Rừng trồng Keo 7 tuổi (RKE)

2.3 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu thành phần loài, dạng sống và cấu trúc các quần xã thực vật Đặc điểm hình thái phẫu diện của đất trong 3 quần xã

Phân tích một số chỉ tiêu lý học và hóa học cơ bản của đất dưới các quần

xã rừng nói trên

Vai trò của quần xã rừng trồng với đất dưới quần xã ở khu vực nghiên cứu

2.4.Phương pháp nghiên cứu

2.4.1.Những trang bị phục vụ cho nghiên cứu

Dụng cụ thu mẫu bao gồm cặp gỗ hay túi đựng mẫu bằng túi dứa hay polyetylen, túi ngông, kéo, dao cắt cây, giấy báo, dây buộc, nhãn, kim chỉ, bút

chì, sổ ghi chép, cồn, băng dính, máy ảnh, camera, la bàn, thước dây, các loại dụng cụ để đo độ cao, đường kính thân, bản đồ các loại và các trang bị cho cá nhân để đi rừng

2.4.2 Nghiên cứu ngoài thiên nhiên

Để thu mẫu một cách đầy đủ và đại diện cho một quần xã hay một vùng nghiên cứu, chúng ta không thể đi hết các điểm trong vùng đó, vì thế phải xây dựng các TDT (tuyến điều tra) và các điểm để thu mẫu Các tuyến và điểm đó phải bao quát dược tất cả các vi môi trường trong vùng nghiên cứu Nhà nghiên cứu có thể chỉ tiến hành nghiên cứu theo TDT hoặc vừa dùng tuyến vừa dùng điểm OTC (ô tiêu chuẩn) tuỳ theo yêu cầu đặt ra

Phương pháp OTC và TDTđược sử dụng theo tài liệu của Nguyễn Nghĩa Thìn (2007) [42] và Hoàng Chung (2008) [12]

2.4.2.1 Điều tra nghiên cứu theo tuyến

Căn cứ vào địa hình lập tuyến điều tra, tuyến đầu vuông góc với đường đồng mức, các tuyến sau song song với tuyến đầu Chiều rộng mối tuyến điều tra

là 4m, cắt ngang qua các điểm nghiên cứu Chúng tôi tiến hành thu thập mẫu (mẫu thực vật, mẫu đất) theo tuyến đó Mẫu thực vật lấy được dùng để xác định thành phần loài, dạng sống.Mẫu đất dùng để phân tích các tính chất lí hóa học của đất

2.4.2.2 Điều tra nghiên cứu theo OTC

Khác với điều tra theo tuyến, điều tra theo OTC giúp cho người nghiên cứu xác định được diện tích điều tra, ghi chép dữ liệu một cách cụ thể và chi tiết hơn Những nội dung cần nghiên cứu trong OTC bao gồm: Thống kê thành phần loài và từ đó đánh giá về độ đầy của loài trong quần xã, đánh giá vai trò từng loài trong quần xã, đánh giá về sự sinh trưởng, phát triển và tái sinh của từng loài

Trong các quần xã nghiên cứu chúng tôi lập các OTC, diện tích OTC là

100m2 (10m x 10m) cho tất cả các quần xã nghiên cứu Trong OTC chúng tôi tiến hành lập 5 ODB (ô dạng bản) với kích thước 6m2(2m x 3m) được bổ trí ở các góc OTC, trên đường chéo OTC, tổng diện tích ODB phải đạt ít nhất bằng 1/3 diện tích OTC Trong mỗi OTC và ODB chúng tôi xác định tên loài, kiểu dạng sống và tiến hành thu mẫu vật nếu chưa xác định được tên loài Trong OTC tiến hành đo chiều cao của các loài cây gỗ Những cây có chiều cao dưới 4m được đo bằng thước sào, có chia vạch đến cm Những cây cao từ 4m trở lên đo bằng thước Blumeleiiss, đo theo nguyên tắc lượng giác

Độ che phủ được đánh giá bằng mắt vào thời điểm trưa, lúc mặt trời đứng bóng, là tỷ lệ (%) diện tích đất bị thảm thực vật che phủ

2.4.3 Phương pháp thu mẫu

Nguyên tắc thu mẫu: Mỗi mẫu phải lấy đầy đủ các bộ phận gồm cành, lá

và hoa với cây gỗ, còn với cây thảo nên lấy cả cây

Khi thu mẫu phải ghi chép đặc điểm dễ nhận biết ngoài thiên nhiên như đặc điểm vỏ, kích thước cây, màu sắc hoa, quả, có hay không có nhựa mủ, mùi vị Thu và ghi chép xong, buộc vào cành (hay thân) cái nhãn có ghi chép đầy đủ, cho vào cấp gỗ hay bao tải mang về nhà Cần chú ý là khi đặt mẫu vào túi phải nhẹ nhàng, nếu có hoa, qua có thể dùng các loại túi ngửng, giấy đựng

và buộc lại

Hình1.1.Nhãn và thông tin cần thu thập

Thu mẫu đất: Ở mỗi quần xã nghiên cứu, chúng tôi đều tiến hành lấy mẫu đất ở 3 vị trí địa hình (chân đồi, sườn đồi, đỉnh đồi) theo 3 lớp có độ sâu khác nhau:từ 0-10 cm; từ 10-20 cm; từ 20-30 cm Sau đó trộn đều các mẫu ở cùng độ sâu và lấy một mẫu đất chung đem phân tích các chỉ tiêu lí, hóa học Mỗi quần

xã tiến hành đào một phẫu diện đất với kích thước 1,2m x 1,2m x 0,8m (dài, sâu, rộng), mô tả hình thái phẫu diện đất theo tác giả Lê Văn Khoa và cộng sự (1998) [26]

Trong các TDT, tiến hành ghi chép các thông tin về từng loài cây như: tên Việt Nam (hoặc tên Latinh), dạng sống (theo Raunkiaer) Những loài cây chưa xác định được tên thì thu thập mẫu về phân loại tại phòng thí nghiệm khoa Sinh học

Đối với OTC, tiến hành thu thập mẫu trong các ô nhỏ (ODB), cách thu mẫu cũng giống như ở TDT Phương pháp thu mẫu, ghi chép trong OTC cơ bản như phần trên Với OTC có yêu cầu đặc biệt hơn là không chỉ ghi số loài mà cả

số cá thể của từng loài (hoặc số chồi với nhóm hoà thảo và xa thảo) phân bố của

nó theo không gian và cả thời gian

2.4.4 Phương pháp phân tích mẫu vật

2.4.4.1 Đối với mẫu thực vật

Xác định tên các loài cây theo “Cây cỏ Việt Nam”[21], “Cây gỗ rừng Việt Nam”[34], “Danh lục các loài thực vật Việt Nam”[7], “Thực vật chí Việt Nam”[6] để chỉnh lý và lập danh lục các loài thực vật tại vùng nghiên cứu

Xác định tên khoa học và tên Việt Nam của các loài thực vật theo tài liệu hiện hành của các tác giả như: Phạm Hoàng Hộ [21], Nguyễn Tiến Bân (1997) [6]và theo cuốn “Tên cây rừng Việt Nam” của Bộ NN&PTNN(2000) [35]

Xác định dạng sống các loài thực vật theo cách phân chia dạng sống của Raunkiaer (1934) [12] nhóm dạng sống gồm 5 dạng cơ bản:

1 Phanerophytes (Ph): nhóm cây có chồi trên mặt đất

2 Chamaetophytes (Ch): nhóm cây có chồi sát mặt đất

3 Hemicryptophytes (He): nhóm cây có chồi nửa ẩn

4 Cryptophytes (Cr): nhóm cây có chồi ẩn

5 Therophytes (Th): nhóm cây sống 1 năm

2.4.4.2 Đối với mẫu đất

Xác định mức độ xói mòn bề mặt và thành phần cơ giới đất của các quần

xã được quan sát bằng mắt thường ngay tại hiện trường, theo phương pháp của

Lê Văn Khoa và cộng sự (1998) [26].Dựa vào lượng đất mất đi hàng năm/ha người ta đánh giá mức độ xói mòn theo các cấp và quy mô như bảng sau:

Bảng 2.1 Phân loại mức độ xói mòn đất Cấp xói mòn Mức độ xói mòn Lượng đất mất (tấn/ha)

(Nguồn: Hội Khoa học Đất Việt Nam, 2000 )

Xác định tính chất lí học: độ ẩm, độ xốp theo phương pháp của Lê Văn Khoa và cộng sự (1998) [26]

Xác định tính chất hóa học của đất: hàm lượng mùn (%), hàm lượng đạm tổng số (%), hàm lượng lân (P2O5) và Kali dễ tiêu (K2O), xác định hàm lượng Ca2+, Mg2+ trao đổi, xác định độ chua (pHKCl) theo các phương pháp tại giáo trình thực hành hóa kĩ thuật và hóa nông học của Trần Thị Bính và cộng

sự (1990) [8]

Xác định hàm lượng mùn (%): Xác định hàm lượng mùn bằng phương

pháp Chiurin

Xác định hàm lượng đạm tổng số (%): Xác định hàm lượng đạm tổng số

trong đất bằng phương pháp Kenđan

Xác định hàm lượng Kali dễ tiêu: Xác định hàm lượng Kali dễ tiêu theo

phương pháp Payve

Xác định độ chua trao đổi của đất: Xác định độ chua trao đổi của đất

(pHKCl) theo phương pháp so màu với thuốc thử Aliamopski

Xác định hàm lượng Ca2+, Mg2+ Dùng ion K+, Na+ hoặc NH4+ để đẩy ion

Ca2+, Mg2+ trong phức hệ hấp phụ đất ra dung dịch, sau đó chuẩn độ bằng EDTA

có chất chỉ thị là Eriôcrômden T, sau đó ta căn cứ vào số lượng mất đi tính hàm lượng canxi và magiê trong đất

Các kết quả phân tích được xử lý bằng phương pháp thống kê sinh học trên phần mềm của Microsoft Excel máy tính điện tử

Đào phẫu diện đất: Dưới mỗi quần xã thực vật đào một phẫu diện chính,

vị trí đào phẫu diện phải đại diện cho loại đất, khu vực đất được nghiên cứu Kích thước phẫu diện dài 1,2m, rộng 0,8m, sâu 1,2m

Mô tả phẫu diện đất: Mô tả sự thay đổi về đặc điểm hình thái và độ dày

lớp đất trong từng phẫu diện ở mỗi quần xã thực vật theo phương pháp của Lê Văn Khoa và cộng sự (1998) [26]:

Phẫu diện đất là mặt cắt thẳng đứng từ trên mặt đất xuống tầng đất sâu gồm 3 tầng cơ bản: Tầng A là lớp đất trên cùng (tầng mặt, tầng canh tác); tầng B

là tầng tích tụ các chất rửa trôi từ tầng A xuống; tầng C là tầng đá mẹ

Mô tả màu sắc của đất dựa trên 3 nên màu chính đó là đen, đỏ và trắng

Sự phối hợp giữa 3 màu đen, đỏ và trắng cho ra nhiều màu đất khác nhau

2.4.5 Phương pháp điều tra trong nhân dân

Sử dụng phương pháp phỏng vấn trực tiếp những người chủ rừng để nắm được các thông tin về nguồn gốc rừng, độ tuổi rừng và những tác động của con người đến thảm thực vật

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

3.1 Điều kiện tự nhiên

3.1.1 Vị trí địa lý

3.1.1.1 Tỉnh Thái Nguyên

Thái Nguyên là một tỉnh ở Đông Bắc Việt Nam, nằm trong tọa độ20020' đến 22025' vĩ độ Bắc; 105025' đến 106016' kinh độ Đông Tỉnh Thái Nguyên có diện tích 3534,72km2(2012) phía Bắc tiếp giáp với tỉnh Bắc Kạn, phía Tây giáp với các tỉnh Vĩnh Phúc, Tuyên Quang, phía Đông giáp với các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang và phía Nam tiếp giáp với Thủ đô Hà Nội

Hình 3.1 Bản đồ hành chính tỉnh Thái Nguyên

(Nguồn: sưu tầm của tác giả tại website thainguyen.gov.vn)

3.1.1.2 Huyện Định Hóa

Định Hoá là huyện miền núi của tỉnh Thái Nguyên, nằm trong tọa độ105029' đến 105043' kinh độ Đông, 21045' đến 22030' vĩ độ Bắc, phía Tây - Tây Bắc giáp tỉnh Tuyên Quang, phía Bắc - Đông Bắc giáp tỉnh Bắc Kạn, phía Nam - Đông Nam giáp huyện Đại Từ, Phú Lương; huyện lỵ là thị trấn Chợ Chu, cách thành phố Thái Nguyên 50 km về phía Tây bắc

Huyện Định Hoá được chia thành 24 đơn vị hành chính gồm 23 xã và 1 thị trấn (TT Chợ Chu) với tổng diện tích tự nhiên là: 52075ha và dân số là: 89634 người, mật độ dân số bình quân là 172 người/ km2 (năm 2006) [20]

3.1.1.3 Xã Phú Đình

Hình 3.2 Bản đồ hành chính huyện Định Hóa

(Nguồn: sưu tầm của tác giả tại website dinhhoa.thainguyen.gov.vn)

Khu vực nghiên cứu

Phú Đình là một xã trung du miền núi nằm ở phía Nam của huyện Định Hoá, cách trung tâm tỉnh Thái Nguyên khoảng 70 km Phía Đông giáp xã Sơn Phú và xã Bình Thành (huyện Định Hóa); phía Nam giáp xã Bình Thành (huyện Định Hóa), xã Minh Tiến (huyện Đại Từ) và xã Lương Thiện (huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang); phía Tây giáp các xã Tân Trào và Trung Yên (huyện Sơn Dương); phía Bắc giáp xã Hùng Lợi (huyện Sơn Dương) và xã Điềm Mặc (huyện Định Hóa) Xã Phú Đình có diện tích 30,45km², dân số năm 1999 là 5254 người, mật độ dân số đạt 173 người/km²

Xã Phú Đình gồm 22 xóm: Khuôn Tát, Đèo De, Tỉn Keo, Quan Lang, Phú

Hà, Đồng Hoàng, Đồng Kệu, Đồng Giắng, Nà Mùi, Làng Trùng, Trung tâm, Đồng Ban, Phú Ninh 1, Phú Ninh 2, Phú Ninh 3, Khẩu Đưa, Đồng Chẩn, Duyên Phú 1, Duyên Phú 2, Đồng Tấm, Nạ Tẩm, Nạ Tiến

3.1.2 Địa hình, địa chất, thổ nhưỡng

3.1.2.1 Địa hình

Thái Nguyên có nhiều dãy núi cao chạy theo hướng Bắc- Nam và thấp dần xuống phía Nam Cấu trúc vùng núi phía bắc chủ yếu là đá phong hóa mạnh, tạo thành nhiều hang động và thung lũng nhỏ

Phía Bắc Thái Nguyên gồm rừng núi và đồng lầy Về phía Đông có những dãy núi cao nằm giữa những ngọn núi đá vôi ở phố Bình Gia Về phía Đông Bắc,

có cao nguyên Vũ Phái được giới hạn bởi những dãy núi đá vôi và có khu rừng núi ngăn chia Lâu Thượng và Lâu Hạ ở phía Nam phía Tây Bắc Thái Nguyên

có thung lũng Chợ Chu bao gồm nhiều cánh đồng và những thung lũng nhỏ Giữa Đồn Đủ và Cổ Lương là một cánh đồng giáp với cao nguyên Trúc Thanh và Độ Tranh gồm nhiều đồi núi lan tới tận khu đồng lầy Phúc Linh

Phía tây nam có dãy Tam Đảo và cánh đồng Đại Từ Tam Đảo có đỉnh cao nhất 1.591 m, các vách núi dựng đứng và kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Ngoài dãy núi trên còn có dãy Ngân Sơn bắt đầu từ Bắc Kạn chạy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam đến Võ Nhai và dãy núi Bắc Sơn cũng chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Cả ba dãy núi Tam Đảo, Ngân Sơn, Bắc Sơn đều

là những dãy núi cao che chắn gió mùa Bắc

Địa hình huyện Định Hoá khá phức tạp và tương đối hiểm trở ở dạng núi thấp đồi cao.Xen giữa các dãy núi đá vôi, đồi và núi đất là những cánh đồng hẹp.Hướng địa hình thấp dần từ Tây bắc xuống Đông Nam phân làm 2 vùng.Vùng núi bao gồm các xã ở phía Bắc huyện.Vùng này có các dãy núi cao

từ 200 - 400m so với mặt biển Thuộc phần cuối của dãy núi đá vôi cánh cung sông Gâm chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam từ phía Bắc qua trung tâm huyện đến xã Trung Hội tạo lên bức tường thành ở phía Đông thị trấn Chợ Chu những thung lũng nhỏ hẹp Nhiều hang động trong dãy núi đá này có những nhũ

đá hình thù kì thú đẹp mắt

Vùng núi thấp bao gồm thị trấn chợ Chu và các xã ở phía Nam.Đây là vùng núi đất có độ cao từ 50 - 200m độ thoải lớn có nhiều rừng già và những cánh đồng tương đối rộng, phì nhiêu

Tại xã Phú Đình, do tính đa dạng của nền địa chất và địa hình đã tạo ra nhiều loại đất có các đặc điểm đặc trưng khác nhau

Bảng 3.1 Hiện trạng sử dụng đất xã Phú Đình năm 2016

Diện tích (ha)

Cơ cấu (%)

2.5 Đất sông suối và mặt nước chuyên dung 30,64 0,9

(Nguồn: niên giám thống kê huyện Định Hóa năm 2016)

3.1.3 Thảm thực vật

Thảm thực vật của Định Hoá rất phong phú, chứa đựng nhiều tiềm năng kinh tế với các loại lâm sản quí như Nghiến, Lim, Lát, Sến và các loại Tre nứa, Vầu, Trám Đặc biệt vùng đất các xã phía Nam có nhiều cây cọ, lá để lợp nhà, cuống để làm mành, thân làm kèo, xà nhà rất bền

Từ những năm giữa thế kỉ 20 trở về trước, động vật rừng Định Hoá rất đa dạng và phong phú Tuy nhiên ngày nay rừng đã bị thu hẹp nhanh chóng, nguồn tài nguyên rừng bị kiệt quệ, các loại lâm sản quý còn lại không đáng kể Các động vật quý như hổ, báo, gấu hầu như không còn

3.1.4 Khí hậu, thủy văn

Định Hoá có khí hậu nhiệt đới, một năm chia thành hai mùa rõ rệt

Bảng 3.2 Nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm và tổng số giờ nắng

trung bình tháng huyện Định Hóa năm 2016

Chỉ tiêu

Nhiệt độ không khí theo tháng ( 0 C)

Tổng lượng mưa theo tháng (mm)

Độ ẩm không khí theo tháng (%)

Tổng số giờ nắng theo tháng (h)

Cao nhất

Thấp nhất

Trung bình

Thấp nhất

Trung bình

Tháng 1 28,6 4,0 16,0 58,2 57 88 32 Tháng 2 31,9 5,0 15,0 9,7 30 79 92 Tháng 3 27,5 9,1 19,2 40,2 32 87 34 Tháng 4 33,6 17,4 24,8 147,0 54 87 89 Tháng 5 34,7 19,1 27,3 167,9 43 82 131 Tháng 6 39,0 23,0 29,6 121,7 47 80 226 Tháng 7 37,4 22,7 28,8 466,3 54 84 195 Tháng 8 38,3 23,9 28,2 277,1 57 87 179 Tháng 9 35,9 21,3 27,5 174,1 52 86 184 Tháng 10 34,8 19,7 26,0 81,9 45 84 178 Tháng 11 31,6 10,2 21,0 9,0 43 85 98 Tháng 12 29,7 8,2 18,5 1,3 36 79 146 Tổng 393 183,6 218,9 1554,4 550 1008 1584

là 350C Đây là một sự chênh lệch nhiệt độ tương đối lớn

Hình 3.3 Biểu đồ nhiệt độ theo tháng ở huyện Định Hóa năm 2016

28.6

31.9 27.5 33.6

37.4 38.3 35.9

4 5 9.1

23 22.7 23.9

21.3 19.7

10.2

8.2

16 15

27.3 29.6

28.8 28.2 27.5

26 21 18.5

(Tháng)