Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phục hồi tính chất đất và đa dạng thực vật của các kiểu sử dụng đất sau nương rẫy ở vùng đệm vườn quốc gia tam đảo và vườn quốc gia bạch mã

Lê Đồng Tấn 2000 [17] trong Luận án tiến sĩ sinh học “Nghiên cứu quá trình phục hồi tự nhiên một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại Sơn La phục vụ cho việc khoanh nuôi” đã nghiên cứu

MỘT SỐ VƯỜN QUỐC GIA

Chuyên ngành: LÂM HỌC

Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Chuyên ngành: LÂM HỌC

Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS PHAN MINH SÁNG

2 TS HOÀNG V ĂN SÂM

Hà Nội – 2010

ĐẶT VẤN ĐỀ

Rừng là một hệ thống hết sức phức tạp, một hệ thống chức năng bao gồm các thành phần sinh học, vật lý, hoá học có sự tương tác qua lại và phụ thuộc chặt chẽ vào nhau Rừng có ý nghĩa hết sức to lớn đối với đời sống con người, rừng không chỉ có giá trị về kinh tế là cung cấp gỗ củi, mà ngày nay người ta quan tâm nhiều hơn đến các giá trị về sinh thái và môi trường của rừng Rừng giữ vai trò điều tiết khí quyển, nuôi dưỡng, điều tiết nguồn nước, bảo vệ và cải tạo đất, là nơi cư trú của các loài động thực vật

Tuy nhiên, rừng hiện nay đang bị suy giảm nghiêm trọng cả về số và chất lượng, đặc biệt là rừng nhiệt đới và nước ta không phải là một trường hợp ngoại lệ Rừng bị mất do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó có canh tác nương rẫy Trên thế giới, ước tính có khoảng 250 đến 300 triệu người đang sống bằng canh tác nương rẫy, tác động lên gần một nửa tổng diện tích đất của vùng nhiệt đới Ở Việt Nam, có khoảng 2,9 triệu người ứng với 0,5 triệu hộ gia đình có liên quan đến canh tác nương rẫy, tác động khoảng 3,5 triệu ha, chủ yếu là ở các vùng duyên hải miền trung, Bắc trung bộ và Tây Nguyên (Đỗ Đình Sâm, 1994) [47]

Tốc độ mất rừng trên thế giới giai đoạn 1990 – 2000 là 0,22% và giai đoạn 2000-2005 là 0,18% (tương đương với 13 triệu ha/năm), trong đó hầu hết các rừng

bị mất thuộc về vùng nhiệt đới (FAO., 2006) Rất nhiều diện tích rừng nguyên sinh nhiệt đới trên thế giới đã bị chuyển thành các kiểu sử dụng đất khác trong đó có các rừng thứ sinh phục hồi sau canh tác nương rẫy Ở Việt Nam, trong thời kỳ 1991-

1995 hàng năm có hơn 46 nghìn ha rừng bị mất, trong đó có 63,4% ở khu vực rừng sản xuất, 35% ở rừng phòng hộ, 1,6% ở rừng đặc dụng Trong đó, phần lớn là do hậu quả của hoạt động canh tác nương rẫy (Nguyễn Huy Phồn – Phạm Đức Lân, 1998) [13]

Các vùng đất thoái hoá sau canh tác nương rẫy vẫn có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rừng cũng như đối với đời sống con người dù ở bất kỳ kiểu sử dụng đất nào Các rừng thứ sinh mặc dầu đã bị đơn giản hoá về cấu trúc và chức năng, nhưng chúng vẫn còn nhiều khả năng cung cấp các sản phẩm hàng hoá và

dịch vụ đáp ứng cho nhu cầu của con người như cung cấp gỗ, làm thuốc, tơ, sợi, nhựa, cỏ cho gia súc và các dụng cụ dùng trong gia đình, làm phân xanh Ngoài ra,

ở Việt Nam, các rừng thứ sinh phục hồi phục hồi ngoài tiềm năng cung cấp các sản phẩm hàng hoá đáp ứng cho nhu cầu của con người, chúng còn có tiềm năng đóng góp vào việc cải thiện độ phì đất trên các khu vực đã bị suy thoái cũng như khả năng tích lũy carbon trong sinh khối ở trên và dưới mặt đất Do vậy, quản lý và phát triển bền vững các rừng thứ sinh đóng góp vào việc nâng cao các giá trị kinh tế và sinh thái của rừng (Mittelman et al 1997)

Một phần lớn diện tích đất đồi núi rừng tự nhiên đã bị phá hủy được trồng lại bằng các loài cây gỗ, chủ yếu là cây nhập nội, mọc nhanh Những rừng trồng này không có đóng góp vào đa dạng sinh học, tuy nhiên chúng lại chiếm vai trò quan trọng trong việc giảm áp lực vào các rừng tự nhiên bằng cung cấp các sản phẩm gỗ đáp ứng cho nhu cầu tiêu dùng Một số loài cây trồng rừng còn có khả năng cải tạo lập địa, nếu rừng trồng được quản lý tốt

Phục hồi rừng trên các vùng đất đã bị thoái hoá, trong đó có phục hồi rừng sau canh tác nương rẫy là một chủ đề đang ngày càng nhận được sự quan tâm ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là ở vùng nhiệt đới Châu Á (Evans 1992, Sayer 2001) Do vậy, việc nghiên cứu khả năng phục hồi các giá trị sinh thái, trong đó có

độ phì của đất và đa dạng thực vật của các vùng đất bị suy thoái do hoạt động canh tác nương rẫy có ý nghĩa quan trọng, đặc biệt là vùng đệm của các khu bảo tồn và Vườn Quốc gia, nơi áp lực bảo tồn đa dạng sinh học ở vùng lõi bởi nhu cầu khai thác tài nguyên của cư dân vùng đệm Các kết quả nghiên cứu này, cũng giúp đưa

ra được các giải pháp kỹ thuật nhằm thúc đẩy quá trình phục hồi Để đạt được mục tiêu đó, việc xác định các nhân tố có ảnh hưởng đến quá trình phục hồi tính chất đất

và đa dạng thực vật là hết sức quan trọng Với ý nghĩa như vậy, tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phục hồi tính chất đất

và đa dạng thực vật của các kiểu sử dụng đất sau nương rẫy ở vùng đệm Vườn quốc gia Tam Đảo và Vườn quốc gia Bạch Mã”

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nghiên cứu về ảnh hưởng của kiểu sử dụng đất đến tính chất của đất

- Trên thế giới

Trên thế giới có khá nhiều công trình nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các kiểu sử dụng đất khác nhau đến tính chất của đất Dưới đây là một số công trình nghiên cứu tiêu biểu

Theo Russell.A.E và các cộng sự (2007) [48], các tính chất đất rừng, trong

đó gồm cả hàm lượng carbon hữu cơ trong đất chịu ảnh hưởng bởi tương tác phức tạp của khí hậu, loại đất, phương thức quản lý, loài cây

Khresat S et al., [41], nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của một số kiểu

sử dụng đất đến các tính chất vật lý và hoá học của đất ở vùng tây bắc Jordan Nghiên cứu đã được thực hiện trên 6 lập địa khác nhau, trong đó có 3 lập địa là rừng

và 3 lập địa là đất canh tác nông nghiệp Các tính chất đất đã được nghiên cứu là: kết cấu đất, dung trọng đất, hàm lượng carbon tổng số, hàm lượng đạm tổng số, hàm lượng lân tổng số, hàm lượng kali tổng số, pH, cation trao đổi Kết quả nghiên cứu cho thấy ở các lập địa có rừng thì các tính chất đất có sự khác biệt rõ rệt với các lập địa là đất canh tác nông nghiệp Trong đó, phần lớn các tính chất có sự khác biệt là kích thước hạt, dung trọng tầng đất mặt và tầng đất cận tầng đất mặt Hàm lượng carbon hữu cơ, cation trao đổi ở các vùng đất canh tác nông nghiệp thì thấp hơn so với đất rừng

Agboola (1981) [30] đã chỉ ra sự suy giảm nhanh chóng về hàm lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng ở các vùng đất canh tác cây trồng xen canh cây nông nghiệp

Ghuman và Lal (1991) [37] với một nghiên cứu trong 4 năm đựợc thực hiện trên đất Acrisols ở miền Trung Nam của Nigeria, đã chỉ ra rằng hàm lượng carbon hữu cơ và hàm lượng lân giảm theo thời gian canh tác

Igué.A.M cho rằng rừng trồng các loài cây khác nhau thì có ảnh hưởng khác nhau đến các tính chất của đất Những thay đổi trong tính chất của đất phụ thuộc vào đặc điểm của từng loài và các phương thức quản lý, ví dụ như luân kỳ rừng

trồng ngắn mà trồng loài có nhu cầu dinh dưỡng cao như các loài cây bạch đàn sẽ là nguyên nhân làm giảm tính màu mỡ của đất (P’Connell and Sankaran (1997); Spangenberg and Folster (2002) [36]) Trái lại các loài có khả năng cố định đạm như các loài cây họ đậu có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng carbon và nitơ tổng

số trong đất, đặc biệt là ở tầng đất mặt (Bernhard - Reversat (1996); Binkley and Giardina (1997); O’Connell and Sankaran (1997); Johnson and

Curtí (2001); Rao (2002); Resh et al., (2002); Mafongoya et al., (2004); Binkley

(2005) Mặt khác, rừng trồng các loài cây có khả năng cố định đạm có thể có pH đất giảm, làm cho đất ngày càng có tính axit (Rhoades and Binkley (1996); Binkley and Giardina (1997) [31]) và giảm lượng lân dễ tiêu (Binkley and Giardina (1997) [31]; Montagnini, 2002 [44])

Pouyat R V et al., (2007) [45], đã nghiên cứu về ảnh hưởng của các kiểu sử

dụng đất và độ che phủ cũng như địa hình đến các tính chất vật lý và hoá học ở tầng đất 0-10cm của đất ở vùng Baltimore Kết quả cho thấy rằng, trung bình và trung vị của các tính chất đất ở các ô nghiên cứu biến động khác nhau Các tính chất hoá học nhìn chung là có biến động nhiều hơn tính chất vật lý

Theo Brown và Lugo (1990) [33]; Batjes (1996) kiểu sử dụng đất có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng carbon trong đất Khi chuyển đổi từ các kiểu sử dụng đất khác sang rừng trồng thì ảnh hưởng của các rừng trồng này đến hàm lượng carbon trong đất là khác nhau: chúng có thể làm giảm hoặc tăng hoặc không làm thay đổi

hàm lượng carbon trong đất (Schime et al., (1994); van Noordwijk et al., (1997) [49]; Post and Kwon (2000) [50]; Guo and Gifford (2002) [38]; Murty et al.,

(2002) Tuy nhiên, ảnh hưởng của các rừng trồng này đến lượng carbon hấp thụ trong đất là phức tạp và có liên quan đến tuổi của rừng trồng

` Biến đổi của carbon trong đất còn liên quan đến tuổi của rừng trồng Số liệu tập hợp từ 120 nghiên cứu (Pregitzer và Euskirchen (2004) [51]) và 41 nghiên cứu

(Polglase và et al., (2000) về tích lũy cacbon trong đất trong khi tái trồng rừng cho

thấy rằng sau 10 năm sự biến đổi carbon tích lũy trong đất ở độ sâu nhỏ hơn 30cm

là không đáng kể, nhưng hàm lượng này tăng nhanh 19 năm sau Trong khoảng thời

gian 10 năm đầu sau khi tái trồng rừng cacbon trong đất giảm đi rõ rệt nhất ở tầng

mặt (10 – 30cm) (Polglase và et al., (2000); Pregitzer và Euskirchen (2004) Sự

khác nhau về cacbon trong đất giữa rừng trồng non, rừng già và rừng tự nhiên là rất đáng kể Tuy nhiên, trong thời gian dài thì mức độ cacbon trong đất rừng trồng thường cũng được tăng lên (Guo và Gifford, 2002; Pregitzer và Euskirchen, 2004;

Silver và et al., 2004)

Loài cây cũng có ảnh hưởng đáng kể đến lượng carbon hữu cơ chứa trong đất sau khi kiểu sử dụng đất chuyển sang các rừng trồng Các loài cây có khả năng tích luỹ carbon khác nhau thì có tỉ lệ, số lượng và chất lượng mùn cũng như carbon tích luỹ trong đất khác nhau (Lugo and Brown (1993); Aerts (1997) [29]; Guo and Giffor (2002); Richards (2007)

Mặt khác, kiểu sử dụng đất trước khi phục hồi rừng cũng có ảnh hưởng đến

sự thay đổi hàm lượng carbon trong đất Hàm lượng carbon trong đất hầu hết gia tăng sau khi chuyển từ rừng tự nhiên sang kiểu sử dụng đất đồng cỏ để chăn thả gia

súc (Fisher et al., 1994; Cadisch et al., 1996 [34]; Fearnside and Barbosa, 1998)

Một số nghiên cứu lại cho thấy sự suy giảm hàm lượng carbon trong đất khi chuyển

từ đồng cỏ sang các rừng trồng cây lá kim (Guo và Gifford, 2002; Matamala et al.,

2003 [42]; Richards et al., 2007) hoặc sang các rừng trồng khác (Ross et al., 1999; Beets et al., 2002; Smith et al., 2002; Parfitt et al., 2003; Richards et at., 2007)

- Ở Việt Nam

Ở Việt Nam cũng đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về tính chất đất dưới các kiểu sử dụng đất khác nhau Tuy nhiên, các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào các kiểu sử dụng đất là rừng trồng với các loài cây khác nhau, từ đó lựa chọn được loài cây trồng rừng phù hợp vừa đạt được mục tiêu kinh tế, vừa đạt được mục tiêu môi trường và cải thiện đất

Phan Minh Sáng (2008) [46] đã nghiên cứu xác định sản lượng gỗ, tăng trưởng sinh khối, khả năng cố định cacbon (bao gồm cả cacbon trong đất) và động thái biến đổi các tính chất cơ bản của đất ở rừng trồng các loài cây Bạch đàn uro

(Eucalyptus urophylla), Keo tai tượng (Acacia mangium), Thông nhựa (Pinus

merkusii) cũng như rừng tự nhiên thứ sinh và trảng cỏ liền kề với các rừng trồng

này Kết quả cho thấy, đất bị suy giảm độ phì ở nếu trồng Bạch đàn urophylla theo các luân kỳ liên tục, kế tiếp nhau Trái lại, rừng trồng Keo tai tượng,Thông nhựa, rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy cải thiện các tính chất cơ bản của đất Tuy nhiên, nghiên cứu cũng cho thấy rừng trồng Keo tai tượng làm chua đất

Hoàng Xuân Tý (1973) [25] và Nguyễn Ngọc Bình (1980) [3] đã chứng tỏ rằng khi phá rừng tự nhiên để trồng rừng thuần loài như: Mỡ (Mangletia glauca),

Bồ đề (Styrax tonkinensis), Luồng và Tre Diễn (Dendrocalamus sp) thì sự suy thoái

hóa lý tính và độ phì của đất là rõ rệt đặc biệt là sự suy thoái về yếu tố mùn, đạm

Cũng đưa ra kết luận giống như hai tác giả trên, theo Ngô Văn Phụ (1985) [14] khi phá các rừng gỗ tự nhiên để trồng các loài cây mọc nhanh như Mỡ

(Mangletia glauca), Bồ đề (Styrax tonkinensis) và Tre Diễn (Dendrocalamus sp) thì

chất mùn bị biến đổi theo hướng phunvíc hóa và dễ bị rửa trôi hơn Hiện tượng này cũng được thừa nhận khi phá rừng để trồng chè và cây nông nghiệp khác

Khi nghiên cứu đặc điểm đất trồng rừng Thông nhựa và ảnh hưởng của rừng Thông đến độ phì đất, Ngô Đình Quế (1985) [15] cho thấy sau 8 – 10 năm trồng rừng Thông nhựa bước đầu cho thấy tính chất hóa học đất có thay đổi nhưng không nhiều, khả năng tích lũy mùn của rừng thấp, độ chua thủy phân tăng, mùn chua Tuy nhiên, lý tính của đất thì đã được cải thiện đáng kể, cụ thể là độ xốp dưới rừng Thông tăng lên ở tầng 0 – 20 cm từ 2 – 4%, độ ẩm đất tăng từ 1 – 3% so với nơi đất trống

Sau 10 – 20 năm trồng Thông nhựa trên nhiều loại đất dung trọng giảm và độ xốp tăng từ 2 – 4%, hàm lượng sét tầng mặt thường bị giảm và tầng dưới lại tăng từ

5 – 10% so với nơi trảng cỏ, hoặc sim mua, cây bụi Về hóa tính, đất dưới tán rừng trồng Thông nhựa trên 10 năm có hàm lượng mùn và một số tính chất dinh dưỡng thay đổi khá rõ nét: độ chua của đất giảm, độ chua thủy phân tăng mạnh, chứng tỏ đặc điểm mùn được hình thành ở đây (Ngô Đình Quế, 1987) [16]

Diện tích rừng nước ta ngày càng bị suy giảm về chất lượng và số lượng, trong đó có nguyên nhân là do hoạt động canh tác nương rẫy Canh tác nương rẫy

đã để lại những hậu quả nghiêm trọng đối với tài nguyên rừng và đất rừng Để xây dựng cơ sở khoa học, từ đó đưa ra những biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm phục hồi rừng sau canh tác nương rẫy, đã có nhiều công trình nghiên cứu về đặc điểm và quá trình phục hồi đất rừng sau canh tác nương rẫy Một số công trình tiêu biểu như sau

Lê Đồng Tấn (2000) [17] trong Luận án tiến sĩ sinh học “Nghiên cứu quá trình phục hồi tự nhiên một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại Sơn La phục vụ cho việc khoanh nuôi” đã nghiên cứu một số tính chất hoá học và dinh dưỡng đất qua các giai đoạn diễn thế phục hồi rừng tự nhiên trên đất sau nương rẫy Kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất hoá học và dinh dưỡng của đất được cải thiện dần qua các giai đoạn diễn thế từ trảng cỏ đến rừng thứ sinh, hàm lượng mùn tăng, độ chua giảm và các chất dễ tiêu được tích luỹ nhưng chậm

Kết quả nghiên cứu của Bùi Quang Toản (1990) [21] cho thấy đất sau canh tác nương rẫy giảm dần hàm lượng mùn, tăng độ chua và giảm lượng kiềm trao đổi, giảm dần lượng lân dễ tiêu Đối với lý tính của đất, điều đáng quan tâm là chế độ nước, đây một yếu tố quan trọng góp phần nâng cao sản lượng cây trồng nông nghiệp Các nghiên cứu theo dõi chế độ nước trong đất nương rẫy ở Tây Bắc nhiều năm tới độ sâu 50cm cho thấy về mùa khô lượng nước trong đất đặc biệt là ở lớp đất mặt nhỏ hơn độ ẩm cây héo nghĩa là đất thiếu nước khá nghiêm trọng

Cũng theo Bùi Quang Toản (1990) [21], sau khi canh tác nương rẫy 1-3 vụ thì độ phì đất giảm dần so với vụ đầu, biểu hiện rõ nhất là do xói mòn đất, giảm lượng hữu cơ và một số chất dinh dưỡng khác, đất bị khô đi do thiếu rừng che phủ Cùng với yếu tố cỏ dại phát triển, việc giảm độ phì đất đã làm năng suất cây trồng giảm sút theo Tuy nhiên, nếu nhìn cả quá trình phục hồi đất sau nương rẫy cũng thấy rằng độ phì đất tăng dần cùng sự phục hồi các dạng thực bì trong thời kỳ bỏ hoá Xói mòn đất không còn hoàn toàn lớn như các năm đầu canh tác

Nguyễn Thế Hưng (2005) [11] trong đề tài “Mối quan hệ giữa tính đa dạng

về ngoại dạng (habitus) của thực vật với đặc tính lý, hoá của đất trong cấc trạng thái thực bì ở huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh” đã nghiên cứu một số tính chất của đất trên một số trạng thái thực bì, bao gồm: rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác từ

1978; rừng nghèo sau khai thác chọn; rừng non phục hồi tự nhiên sau nương rẫy, sau khai thác; rừng trồng keo và rừng trồng bạch đàn (6 tuổi) trên nền thảm cây bụi Theo nghiên cứu này, tính chất đất dưới các trạng thái thảm thực vật có sự khác nhau rõ rệt Những nơi còn rừng, độ phì của đất được duy trì, những nơi không còn rừng có độ phì giảm sút nhanh chóng

Nguyễn Thị Kim Anh và Lê Ngọc Công (2006) [1] với đề tài “Nghiên cứu về ảnh hưởng của một số thảm thực vật rừng đến tính chất hoá học của đất đồi tỉnh Thái Nguyên” đã khẳng định thảm thực vật có vai trò quan trọng trong việc làm thay đổi tính chất lý hoá học của đất, làm tăng độ ẩm, tăng lượng chất hữu cơ cho đất, từ đó làm tăng độ phì nhiêu (tăng hàm lượng mùn, đạm, K2O, P2O5, độ pH,

Ca++, Mg++ trao đổi) Theo tác giả, quy luật chung là độ che phủ của thảm thực vật càng cao thì hiệu quả cải tạo đất càng lớn Khi so sánh rừng phục hồi tự nhiên với rừng trồng thì rừng phục hồi tự nhiên có tác dụng cải tạo đất tốt hơn so với rừng trồng, do rừng phục hồi tự nhiên có độ che phủ cao, cấu trúc phức tạp, khả năng bổ sung cho đất lượng vật chất hữu cơ lớn làm tăng hàm lượng mùn, đạm, từ đó thúc đẩy nhanh quá trình biến đổi thành phần hoá học của đất theo chiều hướng tốt Ngoài ra, trong các kiểu rừng trồng thì rừng keo có tác dụng cải tạo đất tốt hơn rừng thông, rừng bồ đề và rừng bạch đàn

Như vậy, thảm thực vật là một thành phần quan trọng của hệ sinh thái, chi phối quá trình hình thành và biến đổi của môi trường đất Kết quả tác động nhiều năm của thảm thực vật đã làm cho đất biến đổi nhiều về tính chất lý, hóa, sinh học

và trở thành loại đất đặc trưng Vì vậy, với cùng một loại đất ban đầu là đất sau canh tác sau nương rẫy, sau đó dưới tác động của các kiểu sử dụng đất khác nhau thì tính chất đất sẽ thay đổi theo những chiều hướng khác nhau Các nghiên cứu trên

đã đưa ra được những cơ sở khoa học quan trọng về ảnh hưởng của kiểu sử dụng đất, của loại cây trồng đến tính chất đất của các hệ thống sử dụng đất sau nương rẫy Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa xác định được các nhân tố của kiểu sử dụng đất

và của lập địa có ảnh hưởng đến tính chất đất canh tác nương rẫy

1.2 Nghiên cứu về thảm thực vật rừng phục hồi sau nương rẫy

1.2.1 Nghiên cứu về cấu trúc tổ thành loài cây rừng phục hồi sau nương rẫy

Cũng theo Mittelman.A (2001) [43], một đặc điểm điển hình khác của rừng thứ sinh là chúng gồm ít loài cây gỗ lớn và có tán thấp hơn các rừng nguyên sinh trên điều kiện đất đai tương tự Rất hiếm các cây tiên phong cao trên 20-30m và có đường kính khoảng 90cm trong khi ở các rừng nguyên sinh thì có nhiều cây cao đến 50m hoặc hơn và đường kính lớn hơn 1m

Cũng theo tác giả này, ở các rừng thứ sinh, thậm chí khi tuổi rừng khá cao, tổ thành thực vật vẫn khác với các rừng nguyên sinh, mặc dầu các loài cây trong rừng thứ sinh ở giai đoạn tuổi cao thì còn lại ít các cây tiên phong giai đoạn đầu Trong

các rừng thứ sinh thường gặp các loài cây như Zanthoxylum macrophyllum, Harungana madagascariensis, Pycnanthus angolensis, chi Alstonia, chi Ficus và

nhiều chi khác Trong rừng thứ sinh thường có ít loài trên một hecta so với các rừng nguyên sinh

Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy từ 1 đến 20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn độ, Ramakrishnan (1981, 1992) đã cho biết chỉ số

đa dạng loài rất thấp Chỉ số loài ưu thế đạt đỉnh cao nhất ở pha đầu của quá trình diễn thế và giảm dần theo thời gian bỏ hoá (dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000) [2]

Ở các giai đoạn đầu của diễn thế thứ sinh, số loài cây trên một hecta tăng lên nhanh chóng, nhưng sau đó một vài năm, tốc độ tăng này giảm đi Swaine and Hall (1983), nghiên cứu và cho thấy rừng thứ sinh ở Ghana, giai đoạn đầu thống kê được

292 cây/ha Một năm sau số cây là khoảng 2007 cây/ha và 5 năm sau số này lại giảm xuống còn 752 cây/ha (dẫn theo Mittelman.A, 2001 [43])

Long Chun và cộng sự (1993) đã nghiên cứu đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuangbanna tỉnh Vân Nam, Trung Quốc Kết quả nghiên cứu cho thấy tại Baka, khi nương rẫy bỏ hoá được 3 năm thì có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật tái sinh tự nhiên với các loài ưu thế là: Chomolaena odorata, Digitaria sanguinalis, Melastoma polyanthum Bỏ hoá 19 năm có 60 họ, 134 chi, 167 loài với các loài chiếm ưu thế là: Spatholobus, Phoebe lanceolata, Schima wallichii, Sclerophyum wallichiana (dẫn theo Phạm Hồng Ban., 2000 [2])

- Ở Việt Nam

Khi nghiên cứu sự thay đổi số lượng loài theo các nhóm dạng sống ở một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại Chiềng Sinh, Sơn La bằng phươnng pháp theo dõi ô định vị, Lê Đồng Tấn (1999) [17] đã đưa ra kết quả như sau: ở tuổi 4 có 41 loài, tuổi 10 có 56 loài, tuổi 14 có 53 loài.,

Phạm Hồng Ban (2000) [2] đã nghiên cứu tính đa dạng sinh học của hệ sinh thái sau nương rẫy ở vùng Tây Nam của Nghệ An Tác giả đã xác định thành phần loài, mật độ cá thể và phổ dạng sống của thảm thực vật phục hồi sau nương rẫy theo thời gian bỏ hoá Đây là công trình nghiên cứu sâu về tính đa dạng sinh học của thảm thực vật phục hồi sau nương rẫy tại một khu vực cụ thể Theo tác giả, hệ thực vật nương rẫy ở vùng đệm Vườn quốc gia Pù Mát khá đa dạng về thành phần loài, gồm

586 loài, thuộc 334 chi, 105 họ thực vật bậc cao có mạch Phổ dạng sống như sau:

SB = 67,40 Ph + 7,33 Ch + 12,62 He +8,53 Cr + 4,09 Th Phạm Tiến Dũng và các cộng sự (2001) [7] đã nghiên cứu về diễn thế rừng sau nương rẫy ở huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An Kết quả cho thấy, sự phân bố của các loài thực vật sau nương rẫy từ 1-4 năm được thể hiện ở bảng dưới đây:

Bảng 1.1 Số lượng loài của rừng phục hồi sau nương rẫy ở các độ tuổi

Khu vực nghiên cứu Họ Chi Loài

1 Khu sau nương rẫy 1 năm 26 39 45

2 Khu sau nương rẫy 2 năm 37 52 59

3 Khu sau nương rẫy 4 năm 28 39 39

Theo nghiên cứu của Lê Trọng Cúc và Phạm Hồng Ban về động thái thảm thực vật rừng sau nương rẫy ở huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An đã cho thấy, số họ

và loài tăng lên ở khu sau nương rẫy 2 năm, sau đó giảm dần ở khu sau nương rẫy 4 năm Số loài gặp ở khu sau nương rẫy 1 năm và 2 năm chủ yếu là họ: Euphobiaceae, Rubiaceae, Urtticaceae, họ phụ Papiliodoideae Đây là những loài tiên phong tạm cư có đời sống ngắn, giá trị kinh tế không cao Khu sau nương rẫy 4 năm do các loài cạnh tranh bị đào thải dần, dẫn đến số loài giảm chỉ còn lại 39 loài Trên cả 3 khu rừng tái sinh tự nhiên sau nương rẫy từ 1-4 năm có 54 họ, 99 chi của

125 loài thực vật Điều đó khẳng định tổ thành các lớp tái sinh tự nhiên khá phong

phú (dẫn theo Phạm Tiến Dũng et al., 2001 [7])

Trong nghiên cứu về cấu trúc thảm thực vật khoanh nuôi sau nương rẫy được

10 năm ở Sơn La của Lê Đồng Tấn, Đỗ Hữu Thư, Hà Văn Tuế (1995) đã cho thấy cấu trúc thảm thực vật sau 10 năm khoanh nuôi trên rẫy bỏ hoá bao gồm các loài chủ yếu: Hoắc quang, Chẹo, Thẩu tấu, Vối thuốc, Cọ khịt, Lành ngạnh, Sầm, Vỏ dụt, Me rừng, Muối, Mạy chầu, Đáng với tỉ lệ khác nhau và chiều cao biến động từ

2-10m, đường kính cây từ 2-10cm (dẫn theo Phạm Tiến Dũng et al., 2001 [7])

Cũng theo Phạm Tiến Dũng và các cộng sự (2001) [7], tại tiểu khu 835 ở Kon Hà Nừng, sau 6 năm từ một thảm thực vật tái sinh trên đất sau nương rẫy, rừng thứ sinh diễn ra một quá trình cạnh tranh, tự đào thải giữa các loài ưu thế thuộc tập hợp một số loài cây gỗ có chiều cao trung bình 5.87m, đường kính thân 5.33cm, đạt tới 6100 cây/ha gần như khép tán Cụ thể như bảng sau:

Bảng 1.2 Tổ thành và mật độ của rừng phục hồi ở tiểu khu 835 Kon Hà Nừng

Theo Phạm Ngọc Thường (2003) [19], quần xã thực vật tái sinh tự nhiên sau nương rẫy có tính đa dạng sinh học cao, nó thể hiện tính thích nghi với điều kiện sống trong quá trình phục hồi hệ sinh thái rừng đã bị mất do canh tác nương rẫy Trong công trình nghiên cứu “Tính đa dạng sinh học trong quần xã thực vật tái sinh sau nương rẫy ở Thái Nguyên và Bắc Kạn” tác giả đã khẳng định: chỉ số đa dạng loài tính theo chỉ số hợp lý (J, J’) lớn hơn 0,80 Trong đó, giai đoạn phục hồi từ 9-

11 năm là cao nhất (J = 0,9014; J’ = 0,8957) Phổ dạng sống của quần xã thực vật tái sinh tự nhiên sau nương rẫy đặc trưng cho hệ thực vật vùng Đông Bắc của Việt Nam với 676 loài, trong đó có 305 loài cây chồi trên mặt đất, chiếm 56,37% trong năm nhóm dạng sống

Đặng Kim Vui (2002) [26] khi nghiên cứu cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy ở huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên với đối tượng là rừng phục hồi tự nhiên ở các giai đoạn tuổi khác nhau đã nghiên cứu về cấu trúc tổ thành loài, cấu trúc dạng sống, cấu trúc hình thái, mật độ, độ che phủ…của các trạng thái rừng đã kết luận: Tổng số loài cây của hệ sinh thái rừng phục hồi giảm dần khi giai đoạn tuổi tăng lên, đồng thời số loài cây gỗ tăng dần, số loài cây cỏ, cây bụi giảm nhanh Theo quá trình phục hồi, trạng thái rừng có sự thay đổi về tầng thứ và thành phần thực vật ở các tầng, ở giai đoạn cuối của quá trình phục hồi (10-15 tuổi) rừng có cấu trúc 5 tầng rõ rệt Trên cơ sở đó, tác giả đã đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả phục hồi rừng sau nương rẫy

Như vậy, có rất nhiều công trình nghiên cứu về cấu trúc tổ thành loài cây của rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy Tuy nhiên, những kết quả nghiên cứu này đều thống nhất quan điểm cho rằng sự thay đổi tổ thành loài cây phục hồi theo thời gian là một quá trình chiếm cứ và cạnh tranh, chọn lọc tự nhiên giữa các loài với nhau và giữa các loài với hoàn cảnh sinh thái Tuy nhiên, cho dù xu hướng phục hồi thế nào đi chăng nữa, rừng hình thành sau nương rẫy hiện nay vẫn được phân loại là rừng thứ sinh nghèo và mang đầy đủ những đặc trưng cơ bản của đối tượng này (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, 2004 [10])

1.2.2 Nghiên cứu về tái sinh của rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy

Tái sinh là một quá trình sinh học mang tính chất đặc thù của hệ sinh thái rừng Biểu hiện đặc trưng của tái sinh rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của các loài cây gỗ ở nơi còn hoàn cảnh rừng

Nghiên cứu tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi, A Obrevin (1938) nhận thấy cây con của các loài cây ưu thế trong rừng mưa là rất hiếm A.Obrevin đã khái quát hoá các hiện tượng tái sinh ở rừng mưa nhiệt đới Châu Phi để đúc kết nên lý luận bức khảm tái sinh, nhưng phần lý giải các hiện tượng đó còn bị hạn chế Vì vậy, lý luận của ông còn ít sức thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tiễn sản xuất thông qua các biện pháp kỹ thuật điều khiển tái sinh rừng theo những mục tiêu kinh doanh đã

đề ra (dẫn theo Phùng Ngọc Lan, 1986 [12])

Tuy nhiên, những kết quả quan sát của Davit và P.W Risa (1933), Bơt (1946), Sun (1960) ở rừng mưa nhiệt đới Nam Mỹ lại khác hẳn với nhận định của

A Obrevin, đó là hiện tượng tái sinh tại chỗ và liên tục của các loài cây và tổ thành loài cây có khả năng giữ nguyên không đổi trong một thời gian dài (dẫn theo Phùng Ngọc Lan,1986 [12])

Các công trình nghiên cứu về phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới đáng chú ý là công trình nghiên cứu của Richards, P.W (1952), Beard Rollet (1974), tổng kết các kết quả nghiên cứu về phân bố số cây tái sinh tự nhiên đã nhận xét như sau: trong các ô có kích thước nhỏ (1 x 1m, 1 x1.5m), cây tái sinh tự nhiên có dạng phân

bố cụm, một số ít có phân bố Poisson Ở Châu Phi, trên cơ sở các số liệu thu thập được Tayloer (1954), Barnard (1955) xác định số lượng cây tái sinh trong rừng nhiệt đới

thiếu hụt cần thiết phải bổ sung bằng trồng rừng nhân tạo Ngược lại, các tác giả nghiên cứu về tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới Châu Á như Budowski (1956), Bava (1954), Atinot (1965) lại nhận định rằng dưới tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ số lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, do vậy các biện pháp lâm sinh đề ra cần thiết phải bảo vệ và phát triển cây tái sinh có sẵn dưới tán rừng (dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên, 1995 [5]).

Tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng sau nương rẫy được một số tác giả nghiên cứu Saldarriaga (1991) nghiên cứu tại rừng nhiệt đới ở Colombia và Venezuela nhận xét, sau khi bỏ hoá thì số lượng loài thực vật rừng tăng dần đến khi rừng thành thục Thành phần của các loài cây trưởng thành phụ thuộc vào tỷ lệ các loài nguyên thuỷ mà nó được sống sót từ thời gian đầu của quá trình tái sinh, thời gian phục hồi khác nhau, nó phụ thuộc vào mức độ, tần số canh tác của khu vực đó (dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000 [2])

Kết quả nghiên cứu của các tác giả Lambert et al (1989), Warner (1991), Rouw (1991) [27] đều cho thấy quá trình diễn thế sau nương rẫy như sau: đầu tiên đám nương rẫy được các loài cỏ xâm chiếm, nhưng sau một năm thì loài cây gỗ tiên phong được gieo giống từ vùng lân cận hỗ trợ cho việc hình thành quần thụ các loài cây gỗ, tạo ra tiểu hoàn cảnh thích hợp cho sinh trưởng của cây con Những loài cây

gỗ tiên phong chết đi sau 5-10 năm và được thay thế dần bằng các loài cây rừng mọc chậm, ước tính cần phải mất hàng trăm năm thì nương rẫy cũ mới chuyển thành loại hình rừng gần với dạng nguyên sinh ban đầu

Như vậy có thể thấy các kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới cho chúng ta những cơ sở khoa học có ý nghĩa quan trọng về phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên ở một số nơi Từ đó có thể vận dụng để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm quản lý tài nguyên rừng bền vững, trong đó có các diện tích rừng sau canh tác nương rẫy

- Ở Việt Nam

Rừng nhiệt đới Việt Nam mang những đặc điểm tái sinh của rừng nhiệt đới nói chung, nhưng do phần lớn là rừng thứ sinh bị tác động mạnh nên những quy luật tái sinh đã bị xáo trộn nhiều

Lê Trọng Cúc và Phạm Hồng Ban (1996) nghiên cứu động thái thảm thực vật rừng sau nương rẫy ở huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An chọn đối tượng là rừng tái sinh

tự nhiên sau nương rẫy 1 năm, 2 năm, 4 năm đã khẳng định trên cả ba khu rừng tái sinh

tự nhiên sau nương rẫy từ 1 đến 4 năm có tổ thành các lớp tái sinh tự nhiên khá phong phú Ngoài ra, do ảnh hưởng của canh tác nương rẫy nên một số loài gặp ở chân đồi nhiều hơn và càng lên cao càng có xu hướng giảm dần Khả năng tái sinh của các loài sau nương rẫy rất chậm (dẫn theo Phạm Tiến Dũng et al., 2001 [7]).

Lâm Phúc Cố (1994, 1996) [6] nghiên cứu diễn thế rừng thứ sinh sau nương rẫy ở Púng Luông, Mù Cang Chải, tỉnh Yên Bái đã phân chia tái sinh tự nhiên sau canh tác nương rẫy thành 5 giai đoạn và kết luận: diễn thế thứ sinh sau nương rẫy theo hướng đi lên tiến tới rừng cao đỉnh Tổ thành loài cây tăng dần theo thời gian phát triển từ 4 loài (dưới 5 năm) tăng dần lên 5 loài (trên 25 năm)

Quá trình tái sinh thảm thực vật rừng sau nương rẫy, trước hết phụ thuộc chặt chẽ vào mức độ thoái hoá đất sau canh tác nông nghiệp và nguồn giống Về qui luật chung trong diễn thế các quần xã thực vật rừng sau nương rẫy có thể được chia làm

hai nhóm chính Nhóm thứ nhất, đối với những khu vực thoái hoá đất mạnh (do sự

kết hợp giữa điều kiện tự nhiên không thuận lợi với cường độ sử dụng đất cao), sau

bỏ hoá thường xuất hiện các loài cỏ, một số loài cây bụi thấp Những loài cây này thiết lập môi trường ban đầu cho những loài cây gỗ tiên phong, ưa sáng xuất hiện và giai đoạn cuối, khi tiểu hoàn cảnh rừng được phục hồi, những loài cây gỗ chịu bóng

ở giai đoạn tuổi nhỏ, đời sống dài xuất hiện và sau này trở thành tầng rừng chính

Nhóm thứ hai, đối với những khu vực còn có những thuận lợi về nguồn giống và

điều kiện lập địa, quá trình tái sinh là tái sinh đồng loạt những loài cây gỗ tiên phong tạm thời, ưa sáng mọc nhanh và thường hình thành nên các quần xã tương đối thuần nhất về cấu trúc (Theo Phạm Xuân Hoàn, 2004 [10])

Theo kết quả nghiên cứu “Một số đặc điểm tái sinh tự nhiên của thảm thực vật cây gỗ sau canh tác nương rẫy ở Thái Nguyên và Bắc Kạn” của Phạm Ngọc Thường (2003) [20] cho thấy: Tổ thành loài cây gỗ phụ thuộc vào mức độ thoái hoá đất, trên đất tốt số loài cây tái sinh là lớn nhất có 11-25 loài; trên đất trung bình có

10-22 loài; trên đất xấu là ít nhất có 8-12 loài Trong đó, số loài cây gỗ có giá trị kinh tế chiếm tỷ lệ tổ thành thấp Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao có dạng một đỉnh, từ giai đoạn II đến giai đoạn V được mô tả bởi phân bố Weibull Phân bố

số cây theo mặt phẳng nằm ngang dưới 7 năm là phân bố cụm, từ 7-15 năm là phân

bố ngẫu nhiên và có xu hướng tiến dần đến phân bố đều Mật độ tái sinh giảm dần theo thời gian phục hồi: giai đoạn I mật độ trung bình là 4276 cây/ha; giai đoạn V mật độ trung bình là 2489 cây/ha Cây tái sinh có nguồn gốc từ hạt (từ 87,6%-91,2%) Tỷ lệ cây có phẩm chất tốt chiếm từ 58,2%-67,2%; cây trung bình từ 21,3%-24,2% và cây xấu từ 8,6%-20,5%

Công trình nghiên cứu của Hà Văn Tuế, Đỗ Hữu Thư, Lê Đồng Tấn (1985) [23] về nghiên cứu khả năng tái sinh và quá trình sinh trưởng phát triển thảm thực vật rừng trên đất sau nương rẫy ở lâm trường Sơ Pai đã cho thấy tái sinh sau nương rẫy có số lượng loài nhiều ở năm thứ nhất, sau đó giảm ở năm thứ hai và năm thứ

ba, ổn định từ năm thứ tư trở đi Thảm thực vật tái sinh sau nương rẫy nếu không bị tàn phá chắc chắn sẽ hình thành một thảm thực vật rừng đạt được những yêu cầu kinh tế và sinh thái

1.3 Kết luận chương

Như vậy, có thể nói trên thế giới và Việt Nam đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của các kiểu sử dụng đất, cũng như các công trình nghiên cứu về quá trình diễn thế phục hồi rừng sau nương rẫy Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa xác định được các nhân tố thuộc về kiểu sử dụng đất có ảnh hưởng tới tính chất đất Ngoài ra, các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố lập địa đến tính chất đất sau canh tác nương rẫy chưa nhiều Do vậy, nghiên cứu các nhân

tố ảnh hưởng đến quá trình phục hồi tính chất đất trên các kiểu sử dụng đất sau nương rẫy có ý nghĩa hết sức quan trọng Từ đó giúp lựa chọn các kiểu sử dụng đất cũng như đưa ra các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp nhằm thúc đẩy quá trình phục hồi rừng sau canh tác nương rẫy

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

2.1.1 Mục tiêu chung

Đề tài nhằm xác định các nhân tố có ảnh hưởng tới quá trình phục hồi tính chất đất sau canh tác nương rẫy trên hai kiểu sử dụng đất là rừng thứ sinh và rừng

trồng keo tai tượng (Acacia mangium Willd) và đa dạng thực vật của rừng thứ sinh

phục hồi sau nương rẫy

2.1.2 Mục tiêu cụ thể

Các mục tiêu nghiên cứu cụ thể của đề tài như sau:

- Nghiên cứu tính chất đất trên hai kiểu sử dụng đất (rừng thứ sinh và rừng

trồng keo tai tượng) có cùng lịch sử sử dụng đất là canh tác nương rẫy

- Xác định được một số nhân tố chủ yếu đặc trưng cho kiểu sử dụng đất ảnh

hưởng đến tính chất đất của rừng thứ sinh và rừng trồng keo tai tượng

- Nghiên cứu đặc điểm lớp thảm thực vật của rừng thứ sinh phục hồi sau

nương rẫy

- Xác định được nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phục hồi đa dạng thực vật

tầng cây cao của rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hai kiểu sử dụng đất (rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy và rừng trồng keo tai tượng) liền kề mà trước đó có cùng lịch sử

sử dụng đất là canh tác nương rẫy ở vùng đệm Vườn Quốc gia Tam Đảo và Vườn Quốc gia Bạch Mã

2.3 Giới hạn nghiên cứu

- Trên một vùng đất trước đây là canh tác nương rẫy, hiện nay sẽ có nhiều kiểu

sử dụng đất khác nhau, tuy nhiên đề tài tiến hành nghiên cứu trên hai kiểu sử dụng đất, bao gồm: rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy và rừng trồng keo tai tượng

- Theo Russell.A.E và các cộng sự (2007) [48] thì tính chất đất rừng, trong

đó có cả hàm lượng carbon hữu cơ trong đất chịu ảnh hưởng bởi tương tác phức tạp của nhiều yếu tố như: khí hậu, loại đất, phương thức quản lý, loài cây…Trong phạm

vi của đề tài này, các nhân tố được nghiên cứu bao gồm: tuổi rừng (Age) và sinh khối rừng (Biomass), đây là những nhân tố đặc trưng cho kiểu sử dụng đất

- Đề tài tập trung nghiên cứu các tính chất đất có vai trò lớn đến độ phì của đất bao gồm:

2.4 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu đã đặt ra, đề tài tiến hành thực hiện các nội dung nghiên cứu như sau

2.4.1 Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phục hồi độ phì đất của rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy và rừng trồng keo tai tượng

+ Nghiên cứu tính chất đất của rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy và rừng trồng keo tai tượng thông qua đánh giá biến đổi các tính chất đất sau:

- Chỉ tiêu về tính chất vật lý của đất: Dung trọng đất (BD)

- Tính chất hóa học: pH đất, hàm lượng carbon trong đất (SOC), hàm lượng nitơ tổng số (N), hàm lượng lân dễ tiêu (P), dung tích hấp thu (CEC)

+ Đặc điểm sinh khối của rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy và rừng trồng keo tai tượng ở các địa điểm nghiên cứu

+ Nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố của kiểu sử dụng đất (tuổi, sinh khối) đến các chỉ tiêu tính chất đất của rừng trồng và rừng thứ sinh phục hồi

2.4.2 Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình phục hồi tính đa dạng thực vật tầng cây cao của rừng thứ sinh

- Nghiên cứu đặc điểm thảm thực vật rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy

+ Đối với tầng cây cao

Đặc điểm cấu trúc tổ thành tầng cây cao

Độ đa dạng loài: xác định chỉ số đa dạng loài: chỉ số Shannon-weaver (H) + Đặc điểm lớp cây tái sinh

Đặc điểm cấu trúc tổ thành cây tái sinh

Đặc điểm cấu trúc mật độ

Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh

- Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình phục hồi tính đa dạng thực vật tầng cây cao của rừng thứ sinh

2.5 Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Phương pháp thu thập số liệu

- Điều kiện của địa điểm nghiên cứu

Để đảm bảo tính chính xác của kết quả nghiên cứu, địa điểm nghiên cứu được lựa chọn phải thoả mãn các điều kiện sau đây:

+ Khoảng cách giữa các địa điểm (SITE) nghiên cứu được lựa chọn đủ lớn,

để về mặt sinh thái thực nghiệm có thể coi mẫu nghiên cứu từ mỗi địa điểm là một mẫu độc lập Do tính chia cắt của địa hình ở khu vực nghiên cứu và sự phân tán về kiểu sử dụng đất ở đất sản xuất lâm nghiệp ở nước ta, đề tài coi hai địa điểm (SITE) nghiên cứu là độc lập nếu chúng cách nhau ít nhất là 500 m và lịch sử sử dụng đất

có sự khác nhau (ví dụ: thời gian bỏ hóa sau nương rẫy khác nhau)

+ Có lịch sử là canh tác nương rẫy

Địa điểm 1 (Có lịch sử là canh tác

nương rẫy)

Rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy

Rừng trồng keo tai tượng

+ Có đủ 2 kiểu sử dụng đất liền kề là rừng thứ sinh và rừng trồng keo tuổi từ

5 trở lên, trong đó rừng thứ sinh có tuổi tương đương với rừng trồng

+ Có diện tích đủ lớn để với mỗi kiểu sử dụng đất có thể tiến hành lập 3 ô tiêu chuẩn (với rừng thứ sinh diện tích là 500m2, với rừng trồng diện tích ô tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào mật độ cây sao cho đảm bảo có ít nhất 30 cây trong ô tiêu chuẩn)

- Để chọn được các địa điểm có kiểu sử dụng đất phù hợp cho nghiên cứu cần tiến hành như sau:

+ Tiến hành khảo sát sơ bộ vùng đệm một số Khu bảo tồn, Vườn quốc gia ở miền Bắc và Bắc trung bộ để có được những địa điểm nghiên cứu phù hợp với đề tài

+ Ở mỗi địa điểm đã khảo sát được, xác minh lịch sử sử dụng đất bằng hồ sơ

và phỏng vấn người dân hoặc cán bộ địa phương

2.5.1.3 Xác định tổ thành loài, các chỉ tiêu sinh trưởng và sinh khối

1 Đối với rừng thứ sinh

a Điều tra tầng cây cao

- Lập ô tiêu chuẩn (OTC):

Ở mỗi địa điểm nghiên cứu, tiến hành lập 3 OTC với diện tích 500m2 để tiến hành nghiên cứu Quy trình lập OTC như trong giáo trình điều tra rừng, bộ môn Điều tra rừng, trường Đại học Lâm Nghiệp

- Xác định tên loài cây:

Tên loài cây được xác định theo tên địa phương ngay tại hiện trường, với những loài chưa xác định được thì tiến hành lẫy mẫu tiêu bản để đem giám định

Kết quả ghi vào mẫu biểu điều tra cho rừng thứ sinh

- Đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng

Tiến hành đo tất cả các cây có đường kính > 6cm với các chỉ tiêu sinh trưởng như sau:

+ Đo chu vi: sử dụng thước dây

+ Đo chiều cao vút ngọn (Hvn): Sử dụng Vertex

+ Đo đường kính tán (Dt): Sử dụng thước dây, đo theo 2 chiều, sau đó tính giá trị trung bình

+ Đo chiều cao dưới cành: sử dụng Vertex

Bảng 2.1: Mẫu biểu điều tra tầng cây cao rừng thứ sinh BIỂU ĐIỀU TRA RỪNG TỰ NHIÊN

Diện tích lô rừng: Huyện:

Người điều tra:

Độ dốc: Độ che phủ, Htb của cây bụi, thảm tươi:

Hướng dốc: Loài cây bụi thảm tươi chủ yếu:

STT Loài cây C (cm) Hvn

(m)

Hdc (m)

Dt (m) Tầng

rừng

Phân cấp chất lượng

Ghi chú

ĐT NB

+ Phân cấp cây: các cây rừng được phân cấp như sau

Cấp 1: Cây thuộc tầng vượt tán, sinh trưởng phát triển mạnh nhất trong lâm phần, là

những loài cây có giá trị kinh tế, không bị sâu bệnh, không chèn ép các cây xung quanh, có hình thái cân đối

Cấp 2: Cây thuộc tầng tán chính, sinh trưởng phát triển bình thường, cây có giá trị,

có mặt của dây leo; cây ký sinh

Cấp 3: Cây bị chèn ép dưới tán, phát triển kém, yếu ớt; các loài cây kém giá trị kinh

tế; cây có hình thái, chất lượng xấu, bị nhiều dây leo, cây ký sinh và cây bụi bao quanh

Kết quả ghi vào mẫu biểu 01 ở trên

b Điều tra tái sinh

Trên OTC, lập 4 ODB có diện tích 4m2 ở bốn góc của OTC Thống kê toàn

bộ cây tái sinh trên ODB vào phiếu điều tra tái sinh theo các chỉ tiêu như sau:

- Tên loài cây tái sinh (với loài nào chưa xác định được tên thì lấy tiêu bản về

để giám định)

- Chu vi gốc cây tái sinh

- Chiều cao cây tái sinh

- Chất lượng cây tái sinh

+ Cây tốt là cây có thân thẳng, không cụt ngọn, sinh trưởng phát triển tốt, không bị sâu bệnh

+ Cây xấu là những cây cong queo, cụt ngọn, sinh trưởng phát triển kém, sâu bệnh + Cây trung bình: là những cây còn lạ

Kết quả điều tra ghi vào mẫu biểu 02

Bảng 2.2: Mẫu biểu điều tra tái sinh

Chất lượng

- Đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng:

Tiến hành đo cho tất cả các cây trong OTC theo các chỉ tiêu như sau

+ Đo chu vi: Sử dụng thước dây

+ Đo chiều cao vút ngọn (Hvn): Sử dụng Vertex

+ Đo chiều cao dưới cành (Hdc): Sử dụng Vertex

+ Đo đường kính tán (Dt): Sử dụng thước dây, đo theo 2 chiều, sau đó tính giá trị trung bình

+ Phân cấp cây: sử dụng phân cấp của Kraft, 1884 cho rừng trồng như sau

Cây cấp 1: Cây thuộc tầng tán cao nhất, có đường kính và tán cây lớn nhất Cây cấp 2: Cây có chiều cao lớn hơn chiều cao bình quân của rừng từ 10-

15%, đường kính lớn, tán lá phát triển cân đối

Cây cấp 3: Cây có đường kính và chiều cao bằng đường kính và chiều cao

của lâm phần, cây có thể có nhiều hơn 1 ngọn

Cây cấp 4: Cây có chiều cao nhỏ hơn chiều cao trung bình của lâm phần từ

10-15%, cây bị chèn ép, tán kém phát triển hoặc phát triển không đều

Cây cấp 5: Cây hoàn toàn nằm dưới tầng rừng chính, bị chèn ép nghiêm

trọng, sinh trưởng rất kém hoặc đang bị ức chế, chèn ép sinh trưởng

Kết quả đo được ghi vào mẫu biểu 03

Bảng 2.3: Mẫu biểu điều tra rừng trồng BIỂU ĐIỀU TRA RỪNG TRỒNG

Độ khép tán: Ngày điều tra:

Độ cao: Cover, Htb c.bụi - t.tươi: Người điều tra:

Độ dốc: Loài c.bụi, t.tươi chủ yếu: Tiểu khu:

Phân cấp

Ghi chú

2.5.1.4 Lấy mẫu đất

Để đánh giá sự thay đổi của tính chất đất của các kiểu sử dụng đất sau nương

rẫy, đề tài đã sử dụng phương pháp lấy mẫu sinh học tuần tự (bio-sequential) hay

còn gọi phương pháp so sánh lập địa Giả thuyết chính của phương pháp này là đất

ở một địa điểm nghiên cứu có cùng nguồn gốc và tính chất giống nhau, nhưng tính chất đất hiện tại khác nhau do khác nhau về kiểu sử dụng đất (Hartemink, 2003; Tan, 2005)

Các bước lấy mẫu đất như sau:

- Ở từng địa điểm nghiên cứu, trên mỗi kiểu sử dụng đất, trên mỗi OTC, tiến hành đào ngẫu nhiên 5 phẫu diện đất

- Tiến hành lấy mẫu đất ở độ sâu: 0-10 cm của từng phẫu diện theo nguyên tắc lấy ở nhiều điểm trong tầng Các mẫu đất được đựng trong các túi nilon riêng

- Trộn đều các mẫu đất từ 5 phẫu diện được một mẫu tổng hợp (composite sample) cho OTC đó Mẫu này được đưa về phòng thí nghiệm để phân tích các chỉ tiêu hóa học

2.5.1.5 Phân tích mẫu đất

Các mẫu đất được phân tích trong phòng thí nghiệm trường Đại học lâm nghiệp để xác định các chỉ tiêu tính chất đất

- Dung trọng đất (D, g/cm3) được xác định bằng phương pháp ống dung trọng

- Độ pH của đất được xác định bằng phương pháp so màu

- Dung tích hấp thu (CEC) được xác định bằng phương Kstem

- Hàm lượng lân dễ tiêu và hàm lượng đạm tổng số được phân tích bằng phương pháp so màu

- Hàm lượng mùn được phân tích bằng phương pháp Tiurin

2.5.2 Phương pháp xử lý số liệu

2.5.2.1 Xác định các chỉ số của tầng cây cao

- Cấu trúc tổ thành:

Xác định tỷ lệ tổ thành loài cây trên cơ sở chỉ số IV% (Important Value) của

Daniel Marmillod (dẫn theo Đào Công Khanh, 1996) với công thức xác định như

sau:

(2.1)

Trong đó:

- IV% là tỷ lệ % tổ thành của một loài cây nào đó so với tổng số loài cây

- N% là tỷ lệ % theo số cây của một loài trong quần xã thực vật

- G% là tỷ lệ % theo tổng tiết diện ngang của một loài trong quần xã thực vật

Theo tác giả, những loài cây nào có giá trị IV% >5% là những loài có ý

nghĩa về mặt sinh thái Thái Văn Trừng cho rằng, nhóm loài cây nào chiếm trên

50% tổng số cá thể của tầng cây cao thì nhóm loài đó được coi là nhóm loài ưu thế

Đây là cơ sở để xác định loài cây ưu thế

- Xác định các chỉ số đa dạng thực vật ở rừng thứ sinh: Chỉ số

Shannon-weiner (H)

Shannon-weiner (H) là một chỉ tiêu định lượng độ da dạng tương đối của

quần thể H là sự kết hợp của tính đa dạng loài và sự cân bằng về số lượng giữa các

loài

H được tính theo công thức sau:

H = - pi pi Sobs

Trong đó: pi là tỷ lệ của loài i trên toàn bộ quần thể pi =

N Ni

Ni là số cây của loài i

N là tổng số cây trong quần thể

S là số loài xác định được trong quần thể

2.5.2.2 Xác định các chỉ số của lớp cây tái sinh

- Mật độ cây tái sinh

Mật độ cây tái sinh xác định theo công thức:

N% + G%

IV% =

2

i i

S

000 10 N ha /

(2.3) Trong đó: Ni/ha: mật độ loài i

Ni : số lượng cá thể loài i trên ô tiêu chuẩn

S0 : diện tích ô tiêu chuẩn

Dựa vào mật độ từng loài, tính mật độ chung cho các loài theo công thức: N/ha =  Ni/ha (2.4)

- Chất lượng cây tái sinh

Để xác định được chất lượng cây tái sinh, đề tài tiến hành tính tỷ lệ phần trăm chất lượng cây tái sinh theo các cấp tốt, trung bình, xấu theo công thức:

Trong đó: N% là tỷ lệ cây tốt, trung bình, xấu

Ni là tổng số cây tốt, trung bình, xấu

N là tổng số cây tái sinh

2.5.2.3 Tính sinh khối

Để ước tính sinh khối của cây, đề tài sử dụng công thức tương quan sinh trưởng Công thức này được xây dựng giữa đường kính và tổng sinh khối của cây, bao gồm: lá, cành, thân và rễ

- Đối với rừng thứ sinh: Do hiện tại ở Việt Nam chưa có công thức tương quan nào về sinh khối của các loài cây bản địa nên sẽ sử dụng các công thức của FAO để ước tính sinh khối cho các loài cây rừng nhiệt đới thấp với lượng mưa 1500-4000 và với đường kính giữa khoảng 5-148 cm (Brown, 1997) Theo đó, sinh khối cây rừng thứ sinh ở địa điểm nghiên cứu được ước tính theo phương trình:

Sinh khối cây = e (-2.134+2.530*ln(BD) (R = 0.97) (2.6)

Trong đó: D là đường kính ngang ngực

R là hệ số tương quan

Kết quả tính sinh khối cây sau đó được tính cho trên 1 ha (tấn/ha)

- Đối với rừng trồng keo tai tượng: Sinh khối rừng trồng được ước tính dựa vào phương trình được Phan Minh Sáng (2008) xây dựng Phương trình được phát

triển sau khi đo đếm sinh khối cho 40 cây Keo tại tượng (lá, cành, thân, rễ) ở các vùng sinh thái khác nhau ở Việt Nam Theo đó, sinh khối cây cá lẻ Keo tai tượng được xác định theo phương trình:

Tổng sinh khối cây (kg) = 0.00373*D 2.9211 (với R 2 = 0.92) (2.7)

Trong đó: D (cm) là đường kính ngang ngực

R2 là hệ số xác định

2.5.2.4 Phân tích thống kê

Phân tích ảnh hưởng của các các nhân tố phản ánh kiểu sử dụng đất và lập địa đến các tính chất đất của rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy và rừng trồng keo tai tượng

Mô hình ảnh hưởng hỗn hợp: Mô hình ảnh hưởng hỗn hợp là mô hình

tham số dùng để định lượng hóa mối quan hệ giữa biến liên tục phụ thuộc (continuous response variable) với các biến độc lập (explanatory variables) có tính chất khác nhau Một mô hình ảnh hưởng hỗn hợp thường bao gồm các biến độc lập: 1) các ảnh hưởng cố định (fixed - effect parameters) gồm các biến liên tục (continuous variables) và hiệp biến có tính thứ bậc (categorical covariates); 2) các ảnh hưởng ngẫu nhiên (random effects) tạo ra bởi các nhân tố ngẫu nhiên (random factors) Mô hình ảnh hưởng hỗn hợp là mô hình đúng đắn để phân tích số liệu theo tính thứ bậc như: 1) số liệu theo chùm (clustered data) – ví dụ sinh viên ở các lớp học khác nhau; các thí nghiệm theo khối ngẫu nhiên đầy đủ - như số liệu của đề tài; 2) số liệu theo chuỗi thời gian (longitudinal data) hoặc số liệu đo đếm lại nhiều lần (repeated measurement data) trong đó số liệu được đo đếm lại theo thời gian hoặc trên các điều kiện khác nhau

Các nhân tố ảnh hưởng cố định diễn tả mối quan hệ giữa biến phụ thuộc với hiệp biến và biến liên tục cho toàn bộ tổng thể nghiên cứu, còn các nhân tố ảnh hưởng ngẫu nhiên thể hiện biến động ngẫu nhiên của biến ngẫu nhiên cho các nhóm, hoặc nhóm chủ thể Tạm dịch từ Từ điển Thống kê của Nhà xuất bản Cambridge, tái bản lần 3, 2006 và tài liệu của West et al., 2007 – đã dẫn)

Theo cách bố trí thí nghiệm, đề tài sử dụng mô hình ảnh hưởng hỗn hợp tuyến tính để kiểm tra nhân tố sử dụng đất (kiểu sử dụng đất, sinh khối, tuổi ) có

ảnh hưởng chính tới các tính chất đất - biến phụ thuộc (dung trọng, các bon, ni-tơ, lân dễ tiêu, CEC, pH ) Cụ thể:

- Biến phụ thuộc (là biến liên tục): là các tính chất đất ở kiểu sử dụng đất tương ứng, bao gồm: dung trọng đất (BD); pH; hàm lượng các-bon hữu cơ trong đất; hàm lượng nitơ tổng số (N); hàm lượng lân dễ tiêu (P2O5); dung tích hấp thu (CEC)

- Biến độc lập bao gồm: 1) các biến có ảnh hưởng cố định: là các biến liên tục như: sinh khối, tuổi rừng 2) các nhân tố có ảnh hưởng ngẫu nhiên: nhân tố tổng hợp địa điểm (SITE) điều tra

……

Các ô tiêu chuẩn 1, 2, 3 trên mỗi kiểu sử dụng đất ở một địa điểm được lấy ngẫu nhiên, nhưng không thể coi chúng là các mẫu độc lập vì chúng có mối liên hệ với nhau (cùng ở một địa điểm, chịu tác động bởi điều kiện ngoại cảnh giống hệt nhau nên các mẫu có mối liên hệ với nhau)

Ví dụ: hàm quan hệ giữa lượng carbon hữu cơ trong đất - SOC (biến phụ

thuộc) với các biến độc lập đặc trưng cho kiểu sử dụng đất và đặc điểm sử dụng đất (sinh khối, tuổi):

- Gọi hàm lượng carbon trong đất ở ô tiêu chuẩn thứ j ở địa điểm i là SOCij

- Gọi sinh khối rừng và tuổi rừng ở ô tiêu chuẩn thứ j địa điểm i lần lượt là

Bij và Aij Giả định rằng mỗi giá trị của Bij hay Aij chúng ta có một giá trị của SOCij Hay nói cách khác Bij và Aij có ảnh hưởng cố định đến SOCij

- Gọi biến Ui là nhân tố ngẫu nhiên đặc trưng cho tổng hợp các yếu tố để tạo nên lập địa/địa điểm nghiên cứu thứ i khác với i + 1 Vì Ui cóthể lấy giá trị bất kỳ, tùy theo địa điểm được chọn Vì vậy Ui có thể được coi có ảnh hưởng ngẫu nhiên

Địa điểm 1

Rừng thứ sinh

phục hồi

Rừng trồng keo tai tượng

Địa điểm n

Rừng thứ sinh phục hồi

Rừng trồng keo tai tượng

đến SOCij Giả thuyết ở đây là Ui tuân theo luật phân bố chuẩn có giá trị trung bình bằng 0 và phương sai là u2 Viết là: u  N(0, u2)

- Gọi ij là sai số (độ nhiễu) của mô hình do đo lường hoặc dao động sinh học mang lại Giả thuyết ở đây là ij tuân theo luật phân bố chuẩn N(0, 2) có giá trị trung bình bằng 0 và phương sai là 2 Viết là   N(0, 2)

Giả định rằng mối quan hệ này có dạng đường thẳng, ta có mô hình:

SOC ij =  A ij +  B ij +  U i +  ij (2-8)

Nhìn vào công thức này, mô hình rất giống với mô hình phân tích ANOVA quen thuộc Tuy nhiên để sử dụng được mô hình ANOVA trong trường hợp này, do các lần đo đếm cho các ô tiêu chuẩn ở một lâm phần không được coi là một lần lặp (vì mẫu không độc lập – xin xem lại giải thích ở phần trên), vì vậy chỉ có thể tính giá trị trung bình cho một kiểu sử dụng đất ở mỗi địa điểm nghiên cứu và coi giá trị trung bình này là một lần lặp Nếu làm như vậy, sẽ loại bỏ mất tính dao động của nhân tố quan tâm và giảm đi đáng kể độ hiệu nghiệm của phép phân tích thống kê

Vì vậy chúng ta phải sử dụng mô hình ảnh hưởng hỗn hợp, với công thức tổng quát được nêu ở trên thì mô hình có thể được giải thích vắn tắt như sau SOC (lượng các-bon hữu cơ trong đất) là biến phụ thuộc, Age (tuổi), Biomass (sinh khối)

là biến độc lập có ảnh hưởng “cố định” (fixed effects) đến biến phụ thuộc Các biến này lại nằm trong (nested) nhân tố ngẫu nhiên (random factor) địa điểm (SITE)

Mô hình ảnh hưởng hỗn hợp này được diễn dịch cho phần mềm R như sau:

mod <- lme(SOC ~ Age + Biomass

, random = ~1|SITE, data = dat1)

Trong đó:

- lme là ký hiệu hàm ảnh hưởng hỗn hợp đường thẳng; dat1 là tên file số liệu

- Age, biomass là tuổi và sinh khối của rừng; nhân tố ngẫu nhiên là SITE (địa điểm điều tra mô hình)

CHƯƠNG 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

Đề tài tiến hành nghiên cứu ở vùng đệm Vườn quốc gia Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc và vùng đệm của Vườn quốc gia Bạch Mã, tỉnh Thừa Thiên Huế Hai Vườn Quốc gia này mang những nét đặt trưng của vùng Trung tâm Bắc Bộ và vùng Bắc Trung Bộ

Dưới đây là một số nét khái quát về hai khu vực nghiên cứu và đặc điểm của các địa điểm nghiên cứu

3.1 Điều kiện tự nhiên khu vực Vườn quốc gia Tam Đảo

Vườn quốc gia Tam Đảo nằm trọn trên dãy núi Tam Đảo, một dãy núi lớn dài trên 80 km, rộng 10-15 km chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Tam Đảo là tên gọi của 3 đỉnh núi cao: Thiên Thị (1375 m); Thạch Bàn (1388 m); Phù Nghĩa (1375 m), độ cao thấp nhất 100 m Dãy núi Tam Đảo có khoảng 20 đỉnh núi cao, cao nhất là đỉnh Tam Đảo Bắc (1592 m)

Trung tâm Vườn quốc gia cách thủ đô Hà Nội 75 km về phía Tây Bắc và cách thị xã Vĩnh Yên 20 km về phía Bắc

- Vị trí, ranh giới, diện tích

Vườn quốc gia Tam Đảo nằm trong dãy núi Tam Đảo, chạy dài trên 80 km theo hướng Tây Bắc – Đông Nam có toạ độ địa lý từ 21021’ – 21042’ vĩ độ Bắc;

105023’ – 105044’ kinh độ Đông trên địa giới hành chính 3 tỉnh Vĩnh Phúc, Thái Nguyên và Tuyên Quang

Vườn quốc gia Tam Đảo trải rộng trên ba tỉnh, bao gồm: tỉnh Vĩnh Phúc (huyện Tam Đảo), tỉnh Thái Nguyên (huyện Đại Từ), tỉnh Tuyên Quang (huyện Sơn Dương) Diện tích toàn Vườn được qui hoạch là 36883 ha từ độ cao 100 m trở lên Sau khi điều chỉnh ranh giới năm 2002 (theo Quyết định 155/2002/QĐ-TTg) thì diện tích rừng hiện nay do VQG Tam Đảo quản lí còn lại là 34995 ha

- Địa hình

Núi Tam Đảo chạy dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, gồm trên 20 đỉnh núi được nối với nhau bằng đường dông sắc, nhọn Dãy núi như một bức bình phong chắn gió mùa Đông Bắc cho vùng đồng bằng, với các đỉnh có độ cao trên

dưới 1000m, đỉnh cao nhất là Tam Đảo Bắc (Tam Đảo North- ranh giới giữa 3 tỉnh) cao 1592 m Chiều ngang của khối núi rộng 10-15 km, sườn rất dốc và chia cắt mạnh Độ dốc bình quân từ 16 - 350, nhiều nơi độ dốc trên 350 Độ cao của núi giảm nhanh về phía Đông Bắc xuống lòng chảo Đại Từ tạo nên những mái dông đứng, hướng Đông Nam có xu hướng giảm dần đến giáp địa phận Hà Nội

Điạ hình Tam Đảo được chia thành 4 kiểu chính là:

+ Thung lũng giữa núi và đồng bằng ven sông, suối với độ cao dưới 100 m.,

độ dốc < 70, phân bố dưới chân núi và ven sông suối

+ Đồi cao trung bình với độ cao từ 100 - 400 m, độ dốc từ 10 -250, phân bố xung quanh chân núi và tiếp giáp với đồng bằng

+ Núi thấp với độ cao từ 400 - 700 m, độ dốc lớn hơn 25 0, phân bố ở giữa 2 kiểu địa hình đồi cao và núi trung bình

+ Núi trung bình với độ cao từ 700 - 1500 m, độ dốc lớn hơn 250, phân bố ở phần trên của khối núi Các đỉnh và dông núi đều sắc và nhọn, địa hình rất hiểm trở

- Khí hậu, thuỷ văn

+Khí hậu

Tam Đảo nằm trong vành đai khí hậu ẩm nhiệt đới mưa mùa vùng núi Số liệu quan sát từ năm 1990-2000 tại các trạm khí tượng thuỷ văn trong khu vực được tổng hợp ở bảng dưới đây

Bảng 3.1: Số liệu khí tượng khu vực Tam Đảo

Quang

Trạm Đại Từ

Trạm Vĩnh Yên

Trạm TT Tam Đảo

Nhiệt độ bình quân năm (0c) 22,9 22,9 23,7 18,0 Nhiệt độ tối cao tương đối 41,1 41,3 41,5 33,1 Nhiệt độ tối thấp tương đối 0,4 3,0 3,2 -0,2 Lượng mưa bình quân năm (mm) 1641,4 1906,2 1603,5 2630,3

Số liệu quan sát ở bảng 1 cho thấy: Lượng mưa trong bình quân hàng năm ở vùng thấp là 1603 mm Lượng mưa ở đai cao của núi Tam Đảo khá lớn (2600 mm)

vì ở đây còn có thêm lượng mưa địa hình Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, chiếm trên 90% lượng mưa cả năm Mưa tập trung vào các tháng 6,7,8,9 Cao nhất là vào tháng 8 Số ngày mưa khá nhiều từ 142-190 ngày/ năm

Do ảnh hưởng của điều kiện địa hình, địa mạo nên nhiệt độ bình quân năm vùng dưới thấp là 23,70C với tháng nóng nhất ở vùng thấp trên 280C (tháng 7), tháng lạnh nhất là 150C (tháng 1) Vùng đỉnh có nền nhiệt độ thấp hơn, bình quân là

180C, tháng nóng nhất là 230C (tháng 7) và tháng lạnh nhất là 10,80C (tháng 1)

Độ ẩm bình quân dưới vùng thấp là 80% và trên vùng cao là 87% Độ ẩm đạt giá trị lớn nhất là lớn hơn 90% vào mùa mưa, nhưng đến mùa khô hanh độ ẩm chỉ còn 70-75% , cá biệt có ngày chỉ còn 60% (vùng núi cao)

+ Thuỷ Văn

Trong khu vực có hai hệ thống sông chính là sông Phó Đáy ở phía Tây và sông Công ở phía Đông Đường phân thuỷ của hai hệ thống sông trên chính là dông núi Tam Đảo chạy từ Đèo khế (Sơn Dương) đến Mỹ Khê (Bình Xuyên)

Mạng lưới sông suối hai sườn Tam Đảo dồn xuống 2 sông chính như chân rết khá dày và ngắn, có cấu trúc dốc và hẹp lòng từ đỉnh xuống chân núi, lưu lượng nước lớn Khi xuống tới các chân núi, suối thường chảy dọc theo các chân thung lũng dài và hẹp trước khi đổ ra vùng đồi và vùng đồng bằng

Sông suối trong vùng không có khả năng vận chuyển thuỷ, chỉ có khả năng làm thuỷ điện nhỏ Việc đắp đập tạo hồ có thể thực hiện được ở nhiều nơi quanh chân núi để phục vụ sản xuất

+ Đất Feralit mùn, vàng đỏ: Loại đất này phân bố trên núi thấp có diện tích

Động vật gồm có 307 loài, trong đó 56 loài động vật quí hiếm có tên trong Sách Đỏ Việt Nam (gồm 22 loài thú, 9 loài chim, 17 loài bò sát, 7 loài lưỡng cư và

1 loài côn trùng)

Vườn quốc gia Tam Đảo là tài sản quý của quốc gia, có nhiều lợi ích cho cộng đồng cư dân trong khu vực Vườn còn đem lại giá trị to lớn trong việc bảo vệ môi trường, điều tiết và cung cấp nước, phục vụ nghiên cứu khoa học và phục vụ cho du lịch và nghỉ dưỡng, cung cấp lâm sản, dược liệu

3.2 Điều kiện tự nhiên khu vực Vườn quốc gia Bạch Mã

Vườn quốc gia Bạch Mã (VQGBM) được thành lập năm 1991 theo quyết định 214/CP và được quy hoạch mở rộng có quy mô vùng lõi là 37487 ha và vùng đệm là 58676 ha, thuộc địa giới hành chính 02 tỉnh Thừa Thiên Huế và Quảng Nam theo Quyết định 01/QĐ-TTg ngày 02 tháng 01 năm 2008 của Thủ tướng Chính phủ

về việc điều chỉnh, mở rộng diện tích Vườn

- Vị trí địa lý

VQGBM thuộc địa giới hành chính hai tỉnh Thừa Thiên Huế và Quảng Nam, bao gồm 15 xã và thị trấn: Xã Lộc Điền, Lộc Trì, Lộc Hòa, Xuân Lộc và thị trấn Phú Lộc (huyện Phú Lộc - tỉnh Thừa Thiên Huế); xã Hương Phú, Hương Lộc, Thượng

Lộ, Thượng Long, Thượng Nhật và thị trấn Khe Tre (huyện Nam Đông - tỉnh Thừa

Thiên Huế); xã Tà Lu, A Tinh, Sông Kôn, xã Tư (huyện Đông Giang - tỉnh Quảng Nam) Tọa độ địa lý:

Từ 15o59' đến 16o16' vĩ độ Bắc

Từ 107o37' đến 107o54' kinh độ Đông

Phía Bắc giáp Công ty lâm nghiệp Phú Lộc

Phía Nam giáp xã A Ting, Tà Lu huyện Đông Giang tỉnh Quảng Nam

Phía Đông giáp xã Hòa Bắc huyện Hoà Vang thành phố Đà Nẵng

Phía Tây giáp thị trấn Khe Tre tỉnh Thừa Thiên Huế

- Đặc điểm địa hình

VQGBM là một phần của dãy Trường Sơn Bắc, có nhiều dãy núi với các

đỉnh núi cao trên 1.000 m chạy ngang theo hướng từ Tây sang Đông và thấp dần ra biển Địa hình hiểm trở, bị chia cắt mạnh và rất dốc, độ dốc bình quân toàn khu vực

là 15o - 25o, nhiều nơi có dốc đứng trên 40o Dưới chân của các dải núi là những thung lũng hẹp, dài với những dòng suối trong và sạch tạo nên vẻ đẹp độc đáo thu hút khách du lịch, đồng thời góp phần cải tạo tiểu khí hậu vùng và cũng là một trong những điều kiện thuận lợi tạo nên ĐDSH vùng này Nhìn chung VQGBM có địa hình phức tạp được cấu tạo bởi những ngọn núi cao, được phân chia đặc trưng thành 2 kiểu địa hình phụ: Núi trung bình và núi thấp

Vùng núi trung bình

Độ dốc bình quân 25 - 30o, độ cao bình quân 900 - 1.000m, nhiều nơi có độ dốc > 45o, trong vùng có nhiều đỉnh cao >1.000m Điển hình là các đỉnh núi cao như đỉnh Truồi 1.170m, đỉnh Nôm 1.208m, đỉnh Atine 1.298m, đỉnh Abram cao 1.080m, đỉnh Cùi cao 1.094m và cao nhất là đỉnh Bạch Mã 1.450m Đây là vùng đất núi với tài nguyên thực vật rừng chủ yếu là kiểu rừng kín thường xanh mưa mùa á nhiệt đới được phân bố ở độ cao trên 900m Nằm ở độ cao từ 1000m đến 1450m, là nơi tập trung, đan xen giữa các loài thực vật á nhiệt đới và nhiệt đới, tạo nên cảnh sắc đặc trưng, hấp dẫn du khách

Vùng núi thấp

Độ cao bình quân của vùng này là 400 - 500m, độ dốc trung bình 15 - 25o, có những nơi độ dốc trên 35o Vùng này tài nguyên thực vật rừng là kiểu rừng kín

thường xanh mưa mùa nhiệt đới, do độ cao thấp cho nên nhiệt độ cao hơn quá trình phân huỷ chất hữu cơ xảy ra mạnh Kiểu rừng vùng này phân tầng rõ rệt và thành phần loài rất phong phú

- Khí hậu thủy văn

Khu vực Bạch Mã là nơi có lượng mưa lớn nhất tỉnh Thừa Thiên Huế cũng như khu vực miền trung Kết quả nghiên cứu khí tượng thuỷ văn của khu vực trung tâm VQGBM năm 1998 - 2000 cho thấy, lượng mưa tại vùng trung tâm đỉnh Bạch

Mã lên tới 10758 mm/năm

Xét về tổng thể, lượng mưa trung bình lớn nhất ở khu vực Bạch Mã là 8000 mm/năm, lượng mưa bình quân năm trên toàn vùng là 3440 mm

Độ ẩm Trung tâm Bạch Mã khá cao, chiếm 90%, độ ẩm bình quân toàn vùng là 85% Ẩm độ giữa hai đai cao có sự khác biệt lớn, từ độ cao 900 m trở lên sương mù hầu như quanh năm bao phủ, tạo khí hậu mát mẻ ôn hoà

Với nhiệt độ mát mẻ vào mùa hè chỉ từ 180C đến 230C, Bạch Mã là nơi nghỉ dưỡng lý tưởng để du khách có thể tránh được cái nóng oi bức ở vùng đồng bằng

Đây cũng là lý do tại sao mà người Pháp trước đây đã phát hiện và xây dựng nên khu vực này, cũng như ngày nay nhiều doanh nghiêp du lịch trong Tỉnh đã đầu tư khôi phục lại các ngôi biệt thự cũ để là nơi đón tiếp khách tham quan, nghỉ ngơi

+ Thuỷ văn

Do đặc điểm của địa hình địa thế, hệ thống thuỷ văn của khu vực Bạch Mã rất dày đặc, đây cũng là nơi điều hòa nguồn nước cho các con sông lớn trong vùng như: sông Truồi, sông Cuđê và nhất là sông Tả Trạch (đầu nguồn của dòng Sông Hương) Đây là nguồn dự trữ nước cực kỳ quan trọng cho các xã vùng đệm của Vườn Quốc gia

Đặc biệt hiện nay trên sông Truồi đã xây dựng một hồ chứa nước nằm trong Vườn với lưu lượng nước khoảng 60.000.000m3 cung cấp tưới tiêu cho ruộng đồng, góp phần cải tạo tiểu khí hậu vùng và giữ ẩm cho cây nông nghiệp, lâm nghiệp sinh trưởng tốt

Ở độ cao trên 900m có đất Feralit vàng trên núi phát triển từ đá Macmaxit, ở

độ cao dưới 900m chủ yếu là đất Feralit vàng hay vàng đỏ Các thung lũng có đất dốc bồi tụ ven sông suối

3.3 Một số đặc điểm của các địa điểm nghiên cứu

Đề tài tiến hành nghiên cứu tại 8 lập địa, trong đó có 5 lập địa thuộc vùng đệm Vườn quốc gia Tam Đảo và 3 lập địa thuộc vùng đệm Vườn quốc gia Bạch

Mã Dưới đây là một số đặc điểm của từng lập địa nghiên cứu

Bảng 3.2 Một số đặc điểm của các lập địa nghiên cứu

Lập địa Tuổi KSDĐ Lịch sử

sử dụng đất

Độ cao (m) Loại đất

13 RTS Năm 1997 bắt đầu bỏ hóa nương

rẫy, sau đó để rừng phục hồi 190

Năm 1998 tiến hành trồng keo tai tượng

Năm 2001 bắt đầu bỏ hóa Năm

2002 tiến hành trồng keo tai tượng

Năm 2004 bắt đầu bỏ hóa Năm

2005 tiến hành trồng keo tai

226 Đất feralit

đỏ vàng

Năm 1998 bỏ hóa nương rẫy

Năm 1999 tiến hành trồng keo

Đất feralit

đỏ vàng

95 Đất feralit

vàng, vàng đỏ

Năm 2003 ngừng canh tác nương rẫy Năm 2004 tiến hành trồng keo tai tượng

Năm 1999 bắt đầu bỏ hóa nương rẫy Năm 2001 tiến hành trồng keo tai tượng

Năm 2002 bỏ hóa nương rẫy

Năm 2005 bắt đầu trồng rừng keo tai tượng

170 Đất feralit

vàng, vàng đỏ

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phục hồi độ phì đất của rừng thứ sinh phục hồi sau nương rẫy và rừng trồng keo tai tượng

4.1.1 Đặc điểm tính chất đất của rừng thứ sinh và rừng trồng

Các tính chất đất của rừng thứ sinh và rừng trồng được phân tích trong phòng thí nghiệm bao gồm

- Tính chất vật lý: Dung trọng đất (BD, g/cm3)

- Các chỉ tiêu về độ phì đất: Ph, hàm lượng carbon trong đất (SOC, %), hàm lượng đạm tổng số (N, %), hàm lượng lân dễ tiêu (P2O5, mg/100g đất) và dung tích hấp thu (CEC, meq/100g)

4.1.1.1 Dung trọng đất

Dung trọng (BD) là một trong những chỉ tiêu cơ bản đánh giá tính chất vật lý của đất Dung trọng đặc trưng cho độ chặt của đất, đất càng nhiều chất hữu cơ thì dụng trọng càng nhỏ và dung trọng càng nhỏ thì kết cấu đất càng tốt, đất thoáng và tơi xốp Thông thường với dung trọng trong khoảng 0,7 – 1,2 g/cm3 thì đất có nhiều tính chất ưu việt

Dung trọng (BD) của đất rừng thứ sinh và rừng trồng tại các địa điểm điều tra được tổng hợp ở bảng 4.1 và biểu đồ ở hình 4.1

Từ kết quả ở tổng hợp ở bảng 4.1 cho thấy giá trị dung trọng đất ở mỗi lập địa biến động không lớn so với trung bình mẫu (SD = 0 – 0,11) Trong đó, BD biến động từ 1,000,10-1,350,08 (g/cm3) (đối với rừng thứ sinh) và từ 1,03  0,06-1,38

 0,03 (g/cm3) (đối với rừng trồng) Tuy nhiên, mức độ biến động dung trọng đất dưới các kiểu sử dụng đất ở cả rừng trồng và rừng thứ sinh lớn, trong đó sự biến động về dung trọng của rừng thứ sinh lớn hơn sự biến động về dung trọng của rừng trồng (S% = 0 – 10,2% đối với rừng thứ sinh và S% = 0 – 7,48% đối với rừng trồng)

Đối với các địa điểm nghiên cứu ở VQGBM, hai trong số ba địa điểm nghiên cứu là TT01 và TT05 có dung trọng đất của cả rừng thứ sinh và rừng trồng lớn (lớn