Nghiên cứu 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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM DƯƠNG THỊ THANH MAI NGHIÊN CỨU 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 -... Khi c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

DƯƠNG THỊ THANH MAI

NGHIÊN CỨU 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 -

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của 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

Tác giả

Dương Thị Thanh Mai

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến TS Ma Thị Ngọc Mai - Đại học

Sư Phạm Thái Nguyên, người thầy đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong khoa Sinh học, trường Đại học

Sư phạm -Đại học Thái Nguyên, khoa Sau Đại học - Đại học Thái Nguyên, Viện Khoa học Sự sống, phòng thí nghiệm khoa Hóa học - Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Thái Nguyên đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong học tập, nghiên cứu khoa học

Tôi xin trân trọng cảm ơn Sở Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, Sở Tài Nguyên - Môi Trường tỉnh Thái Nguyên, UBND tỉnh Thái Nguyên, UBND xã Phúc Xuân đã giúp đỡ tôi trong quá trình triển khai nghiên cứu đề tài

Qua đây, tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám đốc, lãnh đạo phòng Đào tạo - Khoa học và đảm bảo chất lượng giáo dục Trung tâm Giáo dục Quốc phòng Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong thời gian học Cao học

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua

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 nhà khoa học, bạn bè và đồng nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 4 năm 2012

Tác giả

Dương Thị Thanh Mai

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các bảng biểu, các hình vi

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Phạm vi nghiên cứu 3

4 Đóng góp của luận văn 3

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Khái niệm chung về thảm thực vật 4

1.2 Những nghiên cứu về thảm thực vật trên thế giới, Việt Nam và khu vực nghiên cứu 4

1.2.1 Những nghiên cứu về thảm thực vật trên thế giới 4

1.2.2 Những nghiên cứu về thảm thực vật ở Việt Nam 5

1.2.3 Những nghiên cứu về thảm thực vật ở khu vực nghiên cứu 8

1.3 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật đến tính chất lý hóa và vi sinh vật đất trên thế giới và ở Việt Nam 10

1.3.1 Những ảnh hưởng của hệ sinh thái đất đến sự phát triển của thảm thực vật trên thế giới và ở Việt Nam 10

1.3.2 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới hệ sinh thái đất rừng trên thế giới và ở Việt Nam 12

1.4 Những nghiên cứu về khả năng cải tạo đất của một số cây trồng 14

Chương 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ - XÃ HỘI TẠI VÙNG NGHIÊN CỨU 16

2.1 Điều kiện tự nhiên 16

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.1.1 Vị trí địa lý 16

2.1.2 Địa hình 17

2.1.3 Đất đai 18

2.1.4 Khí hậu, thuỷ văn 20

2.1.5 Tài nguyên rừng 21

2.2 Điều kiện Kinh tế - xã hội 21

Chương 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Đối tượng nghiên cứu 23

3.2 Địa điểm nghiên cứu 23

3.3 Nội dung nghiên cứu 23

3.3.1 Phân loại thảm thực vật và xác định cấu trúc của thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu 23

3.3.2 Đặc điểm đất qua các giai đoạn phục hồi rừng 23

3.4 Phương pháp nghiên cứu 23

3.4.1 Phương pháp luận 23

3.4.2 Phương pháp phân chia giai đoạn phục hồi 24

3.4.3 Điều tra thu thập số liệu 24

3.4.4 Phương pháp phân tích 26

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32

4.1 Hiện trạng thảm thực vật - Cấu trúc thảm thực vật KVNC 32

4.1.1 Giai đoạn I - Trạng thái thảm cỏ 34

4.1.2 Giai đoạn II - Trạng thái thảm cây bụi 34

4.1.4 Giai đoạn IV - Trạng thái rừng thứ sinh trưởng thành 35

4.2 Đặc điểm của đất qua các giai đoạn phục hồi rừng 36

4.2.1 Hình thái phẫu diện đất 36

4.2.2 Sự thay đổi thành phần cơ giới đất, dung trọng và độ xốp 38

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4.2.3 Dung trọng và độ xốp 39

4.2.4 Sự thay đổi mùn và NPK 40

4.2.3 Sự thay đổi độ chua và Ca++ , Mg++ trao đổi 43

4.2.4 Vi sinh vật đất ở các giai đoạn diễn thế của thảm thực vật 44

4.2.5 Thành phần một số nhóm vi sinh vật có ích trong đất 49

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

I Kết luận 52

II Đề nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

Phụ lục 1: Một số ảnh chụp tại khu vực nghiên cứu 59

Phụ lục 2 Một số ảnh chụp vi sinh vật trong đất 62

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, CÁC HÌNH

Bảng 2.1 Diện tích và phân bố các nhóm đất theo độ cao, độ dốc ở tỉnh

Thái Nguyên 19

Bảng 2.2 Hiện trạng sử dụng đất của xã Phúc Xuân 20

Bảng 3.1 Ký hiệu độ nhiều của thực bì theo chuẩn của Drude 26

Bảng 4.1 Cấu trúc hình thái theo chiều thẳng đứng của các trạng thái thảm cỏ, thảm cây bụi và rừng thứ sinh 33

Bảng 4.2 Hình thái phẫu diện đất trong các giai đoạn phục hồi rừng 37

Bảng 4.3 Thành phần cơ giới đất qua các giai đoạn phục hồi rừng 38

Bảng 4.4 Dung trọng và độ xốp của đất qua các giai đoạn phục hồi rừng 39

Bảng 4.5 Hàm luợng mùn và chất dinh dưỡng của đất qua các giai đoạn phục hồi rừng 41

Bảng 4.6 Độ chua & hàm lượng Ca++ , Mg++ trao đổi trong đất qua các giai đoạn phục hồi rừng 44

Bảng 4.7 Số lượng VSV (CFU/g) trong các mẫu đất tầng đất mặt ở độ sâu 0 cm - 10 cm; 10 cm - 20 cmở các giai đoạn phụ hồi thảm thực vật rừng tại xã Phúc Xuân - TP Thái Nguyên 45

Hình 2.1 Bản đồ thành phố Thái Nguyên và khu vực nghiên cứu 16

Hình 4.1 Biểu đồ biến động số lượng VSV (CFU/g) theo độ sâu của đất 46

Hình 4.2 Biểu đồ biến động số lượng vi khuẩn theo các giai đoạn phát triển của thảm thực vật ở độ sâu 0-10 cm, 10-20 cm 47

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Rừng - lá phổi của hành tinh Rừng không chỉ là nơi cung cấp nhiều loại lâm sản quý và là nguồn nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp Vai trò quan trọng nhất của rừng đối với trái đất với đời sống con người là vai trò điều hòa khí hậu Rừng có ảnh hưởng đến sự bốc hơi nước ở môi trường xung quanh và giữ cân bằng nồng độ oxi trong khí quyển Rừng không chỉ cung cấp oxi mà còn có tác dụng lọc không khí, làm cho không khí trong lành Rừng hấp thụ một lượng lớn khí CO2 trong khí quyển, làm giảm các tác nhân gây ra Hiệu ứng nhà kính

Ngoài ra, Rừng có vai trò quan trọng trong việc hạn chế xói mòn đất, nhất là xói mòn trên sườn đất dốc, Có thể nói Rừng là tài nguyên vô cùng quý giá của mỗi quốc gia, Rừng quan trọng là vậy! Nhưng con người chúng ta lại đang khai thác Rừng một cách quá mức, tất cả chỉ vì lợi ích kinh tế Vì cái lợi trước mắt, con người chúng ta sẵn sàng hủy hoại môi trường sống của mình

Đất là một thành phần quan trọng của hệ sinh thái rừng và là một trong những yếu tố hình thành quần thể rừng Đất có quá trình phát sinh và phát triển phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có khí hậu, đá mẹ, thực vật, tuổi địa chất và hoạt động của con người Đất và quần thể rừng có mối quan hệ hữu cơ chặt chẽ vì đất vừa là yếu tố hình thành rừng, có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của rừng, đồng thời chịu ảnh hưởng trực tiếp của thảm thực vật rừng tạo nên độ phì đất rừng, độ phì đ ó c h í n h là nhân tố tổng hợp được quy định bởi nhiều yếu tố như: Thành phần cơ giới, cấu tượng đất,

độ ẩm, độ thoáng khí, độ dày tầng đất, đặc điểm hoá tính Do đó độ phì ảnh hưởng đến nhiều mặt của hệ sinh thái rừng nói riêng cũng như thảm thực vật nói chung Đất càng tốt thì độ phì càng cao Ngược lại thảm thực vật sẽ

có tác dụng trở lại với đất một cách rất tích cực, nó thúc đẩy cho đất nhanh chóng tăng được độ phì nhiêu của đất [41]

Theo thống kê trước kia trái đất có diện tích diện tích rừng chiếm khoảng

6 tỉ ha thì nay đã giảm xuống còn 4,4 tỉ ha vào năm 1958, 3,8 tỉ ha vào năm

1973 Hiện nay diện tích rừng chỉ còn khoảng 2,9 tỉ ha Các nhà khoa học đã cảnh báo rằng hàng năm thế giới sẽ mất đi trung bình 16,7 triệu ha rừng nếu tiếp tục đà này thì trong vòng 166 năm tới trên trái đất sẽ không còn rừng nữa [39] Diện tích rừng bị giảm một cách nhanh chóng như vậy nguyên nhân chính

là 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

Ở nước ta Đảng và nhà nước luôn chú trọng tới vấn đề bảo vệ và phục hồi lại rừng nói riêng cũng như phục hồi thảm thực vật nói chung, do chúng ta trong những năm qua quá trình khai thác quá mức tài nguyên rừng cùng với phong tục tập quán lạc hậu của các địa phương như: Du canh du cư, đốt rừng làm nương rẫy và sự phát triển của ngành chăn nuôi gia súc đã làm cho diện tích rừng nước ta ngày càng bị thu hẹp Theo số liệu thống kê năm 1943 độ che phủ rừng ở nước ta là 43%, đến năm 1993 chỉ còn 26% Mặc dù năm

1999 con số này đã tăng lên 33,2% nhưng vẫn chưa đảm bảo mức an toàn sinh thái cho sự phát triển bền vững của đất nước

Khi có những nghiên cứu sâu hơn về tính chất lý, hóa và vi sinh vật của đất, qua đó có thể thấy được ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất rừng,

ta sẽ đưa ra được những phương pháp nhằm mục đích phục hồi lại hệ sinh thái rừng và sử dụng đất một cách hợp lí trên quan điểm sinh thái và phát triển bền vững Đồng thời đề xuất những biện pháp để cải tạo những nơi đất

bị xói mòn, bạc màu, nhanh chóng phủ xanh đất trống đồi trọc Với lý do

như vậy chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu 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”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Phân loại thảm thực vật theo khung phân loại của UNESCO (1973), xác định các giai đoạn phát triển của thảm thực vật, cấu trúc hình thái các kiểu thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu

- Xác định được những tính chất vật lý, hóa học và vi sinh vật cơ bản của đất dưới các kiểu thảm 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 thảm thực vật

- Đề xuất những biện pháp lâm sinh phù hợp cho một số kiểu thảm nhằm nâng cao khả năng phục hồi rừng, tăng độ che phủ, góp phần vào việc vừa có tác dụng bảo vệ môi trường nói chung và môi trường đất nói riêng, vừa tạo ra giá trị kinh tế phục vụ cho cuộc sống con người

3 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài được thực hiện trong thời gian từ 1 năm (2011-2012) tại xã Phúc Xuân - Thành phố Thái Nguyên Tỉnh Thái Nguyên Do điều kiện hạn chế về thời gian và không có kinh phí hỗ trợ, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu:

Một số các kiểu thảm thưc vật; ảnh hưởng của chúng đến sự thay đổi tính chất lý, hóa học và vi sinh học cơ bản của đất Đề tài không nghiên cứu

sự tác động trở lại của các yếu tố môi trường đất đến các kiểu thảm thực vật

Các khu vực chọn nghiên cứu thuộc xã Phúc Xuân đều có những đặc điểm tương đối đồng nhất như: đá mẹ, địa hình, hướng phơi, sự tác động của con người và động vật…

4 Đóng góp của luận văn

Đưa ra các dẫn liệu định lượng góp phần làm sáng tỏ mối quan hệ của thảm thực vật đến hệ sinh thái đất rừng ở xã Phúc Xuân, Thành phố Thái Nguyên tỉnh Thái Nguyên

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái niệm chung về thảm thực vật

Thảm thực vật mới chỉ là một khái niệm chung, chưa chỉ rõ một đối tượng cụ thể nào, nó chỉ có ý nghĩa và giá trị cụ thể khi có định ngữ kèm theo như thảm thực vật cây bụi, thảm thực vật rừng ngậm mặn… Đây là một khái niệm bao gồm nhiều thuật ngữ đã được cụ thể hoá như: Quần hệ, quần hợp,

xã hợp, quần xã, hệ sinh thái, sinh địa quần thể, thực vật địa quyển được các nhà nghiên cứu sử dụng từ những năm đầu của thế kỷ 20 trở lại đây

Thành phần chủ yếu của thảm thực vật là cây cỏ, những đối tượng nghiên cứu về thảm thực vật là tập thể cây cối được hình thành do một số lượng những cá thể của các loài thực vật tập hợp lại Tuy nhiên không phải tất cả các nhà nghiên cứu về thảm thực vật đều nhất trí với nhau về đơn vị nghiên cứu cơ bản Do đó trên thế giới phân thành nhiều chiều hướng nghiên cứu khác nhau

1.2 Những nghiên cứu về thảm thực vật trên thế giới, Việt Nam và khu vực nghiên cứu

1.2.1 Những nghiên cứu về thảm thực vật trên thế giới

Theo J.Schmithusen (1976) [57]: “Thảm thực vật là lớp thực bì của trái đất và các bộ phận hợp thành khác nhau của nó” Theo Trần Đình Lý (1998) [36] thì “Thảm thực vật là lớp phủ thực vật ở một vùng cụ thể hay trên toàn bộ bề mặt trái đất” Thái Văn Trừng (1978) [45] định nghĩa “Thảm thực vật gồm có các quần thể thực vật phủ lên trên bề mặt trái đất như một tấm thảm xanh” Hệ thống phân loại đầu tiên về thảm thực vật rừng nhiệt đới

là của A.F.Schimper (1898), ông đã chia thảm thực vật thành 3 quần hệ: Quần

hệ khí hậu, quần hệ thổ nhưỡng và quần hệ vùng núi

Năm 1936 H.G Champion, khi nghiên cứu các kiểu rừng Ấn Độ -

Miến Điện đã phân chia 4 kiểu thảm thực vật lớn theo nhiệt độ đó là: nhiệt đới, á nhiệt đới, ôn đới và núi cao [45]

Năm 1938 J Beard, đã đưa ra hệ thống phân loại gồm 3 cấp (quần hợp,

quần hệ và loạt quần hệ) Ông cho rằng rừng nhiệt đới có 5 loạt quần hệ: Loạt quần hệ rừng xanh từng mùa; loạt quần hệ khô thường xanh; loạt quần hệ miền núi; loạt quần hệ ngập từng mùa và loạt quần hệ ngập quanh năm [45]

Năm 1943 Maurand, nghiên cứu về thảm thực vật Đông Dương đã

chia thảm thực vật Đông Dương thành 3 vùng: Bắc Đông Dương, Nam Đông Dương và vùng trung gian Đồng thời ông đã liệt kê 8 kiểu quần lạc trong các vùng đó [58]

Nhưng nhận thấy nhược điểm lớn nhất của các hệ thống phân loại thảm thực vật nói trên là không thấy rõ mối quan hệ nhân quả giữa các yếu tố sinh thái với thảm thực vật, hoặc là không làm nổi bật mối quan hệ qua lại giữa các nhân tố sinh thái với nhau

Năm 1973, UNESCO đã công bố một khung phân loại thảm thực vật

thế giới dựa trên nguyên tắc ngoại mạo và cấu trúc, chia thảm thực vật thế giới thành 5 lớp quần hệ (Lớp quần hệ rừng kín, lớp quần hệ rừng thưa, lớp quần hệ cây bụi, lớp quần hệ cây bụi lùn, lớp quần hệ cây thảo) [12]

1.2.2 Những nghiên cứu về thảm thực vật ở Việt Nam

Ở Việt Nam năm 1918 nhà bác học người Pháp, Chevalire là người đầu tiên đưa ra một bảng phân loại thảm thực vật rừng Bắc bộ Việt Nam (đây được xem là bảng phân loại thảm thực vật rừng nhiệt đới châu Á đầu tiên trên thế giới) Theo bảng phân loại này, rừng ở miền Bắc Việt Nam được chia thành 10 kiểu [60]

Năm 1943, kỹ sư lâm học người Pháp, Ronaldo đã chia Đông Dương

thành 3 vùng thảm thực vật: Thảm thực vật Bắc Đông Dương, thảm thực vật Nam Đông Dương, thảm thực vật vùng trung gian

Năm 1953 Maurand, khi tổng kết các công trình nghiên cứu các quần

thể rừng thưa của Rollet, Lý Văn Hội, Neang Sam Oil ông đã đưa ra bảng phân loại thảm thực vật rừng Miền nam Việt Nam

Năm 1956, Dương Hàm Hi đã xếp loại thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam theo một bảng phân loại mới

Năm 1960, Cục điều tra và quy hoạch rừng đưa ra Bảng phân loại đầu tiên của ngành Lâm nghiệp Việt Nam về thảm thực vật rừng ở Việt Nam Theo bảng phân loại này rừng trên toàn lãnh thổ Việt Nam được chia làm 4 loại hình lớn [45]

Loại I: Đất đai hoang trọc, những trảng cỏ và cây bụi, trên loại này cần phải trồng rừng

Loại II: Gồm những rừng non mới mọc, cần phải tra dặm thêm cây hoặc tỉa thưa

Loại III: Gồm tất cả các loại hình rừng bị khai thác mạnh trở nên nghèo kiệt tuy còn có thể khai thác lấy gỗ, trụ mỏ, củi, nhưng cần phải xúc tiến tái sinh, tu bổ, cải tạo

Loại IV: Gồm những rừng già nguyên sinh còn nhiều nguyên liệu, chưa bị phá hoại, cần khai thác hợp lý

Năm 1962, ở miền Nam Việt Nam còn xuất hiện một bảng phân loại thảm thực vật rừng Nam Trường Sơn

Năm 1970, Phan Nguyên Hồng phân chia kiểu thảm thực vật ven bờ

biển Miền bắc Việt Nam thành rừng ngập mặn, rừng gỗ ven biển và thực vật

bãi cát trống và Trần Ngũ Phương đưa ra bảng phân loại rừng ở Miền bắc

Việt Nam, chia thành 3 đai lớn theo độ cao: Đai rừng nhiệt đới mưa mùa; đai rừng á nhiệt đới mưa mùa; đai rừng á nhiệt đới mưa mùa núi cao [22]

Năm 1975, trên cơ sở các điều kiện lập địa trên toàn lãnh thổ Việt Nam,

tại hội nghị thực vật học quốc tế lần thứ XII (Leningrat), Thái Văn Trừng

đưa ra bảng phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam theo quan điểm sinh thái, đây được xem là bảng phân loại thảm thực vật rừng ở Việt Nam phù hợp nhất theo quan điểm sinh thái cho đến nay [48]

Năm 1978, Thái Văn Trừng đã đưa ra 5 kiểu quần lạc lớn (quần lạc

thân gỗ kín tán; quần lạc thân gỗ thưa; quần lạc thân cỏ kín rậm; quần lạc thân cỏ thưa và những kiểu hoang mạc) và nguyên tắc đặt tên cho các thảm thực vật [45]

Năm 1985, Phan Kế Lộc cũng đã xây dựng thang phân loại thảm

thực vật rừng Việt Nam thành 5 lớp quần hệ, 15 dưới lớp, 32 nhóm quần

hệ và 77 quần hệ khác nhau [32]

Năm 1991, Nguyễn Hải Tuất nghiên cứu một số đặc trưng chủ yếu về

sinh thái của các quần thể thực vật tại vùng núi cao Ba Vì đã chia ra 3 kiểu rừng cơ bản: Kiểu rừng hỗn giao ẩm á nhiệt đới; kiểu rừng kín hỗn giao ẩm á nhiệt đới núi cao; kiểu rừng kín hỗn giao cây hạt kín và hạt trần [47]

Năm 1995, Vũ Tự Lập và cộng sự cho rằng khí hậu ảnh hưởng đến

sự hình thành và phân bố các kiểu thực bì thông qua nhiệt độ và độ ẩm Dựa vào mối quan hệ giữa hình thái thực bì và khí hậu chia ra 15 kiểu thực bì khác nhau: Kiểu rừng rậm nhiệt đới gió mùa rụng lá; kiểu rừng rậm nhiệt đới ẩm thường xanh; kiểu rừng rậm nhiệt đới gió mùa nửa rụng lá; kiểu rừng khô nhiệt đới gió mùa khô rụng lá; kiểu rừng thưa nhiệt đới khô lá kim; kiểu sa van nhiệt đới khô; kiểu rừng nhiệt đới khô; kiểu rừng nhiệt đới trên đất đá vôi; kiểu rừng nhiệt đới trên đất mặn; kiểu rừng nhiệt đới trên đất phèn; kiểu rừng rậm á nhiệt đới ẩm lá rộng thường xanh; kiểu rừng rậm

á nhiệt đới ẩm hỗn giao; kiểu rừng thưa á nhiệt đới hơi ẩm lá kín; kiểu rừng rêu á nhiệt đới mưa mùa và kiểu rừng lùn đỉnh cao [30]

Năm 1998, Thái Văn Trừng khi nghiên cứu hệ sinh thái rừng nhiệt

đới Việt Nam đã kết hợp 2 hệ thống phân loại (hệ thống phân loại lấy đặc

điểm cấu trúc ngoại mạo làm tiêu chuẩn và hệ thống phân loại thực vật dựa trên yếu tố hệ thực vật làm tiêu chuẩn) để phân chia thảm thực vật Việt Nam thành 5 kiểu thảm (5 nhóm quần hệ) với 14 kiểu quần hệ (14 quần hệ) Bảng phân loại này của ông từ bậc quần hệ trở lên gần phù hợp với hệ thống phân loại của UNESCO (1973) [30]

Năm 2003, Nguyễn Thế Hưng cũng dựa trên nguyên tắc phân loại

UNESCO (1973) đã xây dựng được 8 trạng thái thảm thực vật khác nhau đặc trưng cho loại hình thảm cây bụi ở huyện Hoành Bồ, thị xã Cẩm Phả (Quảng Ninh) [23]

Năm 2004, Ngô Tiến Dũng dựa theo phương pháp phân loại thảm

thực vật của UNESCO (1973) đã phân chia thảm thực vật Vườn quốc gia Yok Don thành: Kiểu rừng kín thường xanh; kiểu rừng thưa nửa rụng lá và kiểu rừng thưa cây lá rộng rụng lá gồm 6 quần xã khác nhau [18]

Năm 2004, Lê Ngọc Công cũng dựa theo khung phân loại của UNESCO

(1973) đã phân chia thảm thực vật của tỉnh Thái Nguyên thành 4 lớp quần hệ: rừng rậm; rừng thưa; trảng cây bụi và trảng cỏ Ở đây, những trạng thái thứ sinh (được hình thành do tác động của con người như: Khai thác gỗ, củi, chặt đốt rừng làm nương rẫy…) bao gồm: Trảng cỏ; trảng cây bụi và rừng thưa [48]

1.2.3 Những nghiên cứu về thảm thực vật ở khu vực nghiên cứu

Các công trình nghiên cứu về thảm thực vật và sự đa dạng thực vật ở Thái Nguyên còn thưa thớt và chưa tập chung Một số các công trình nghiên cứu điển hình như:

Vào năm năm 1970, Sở Nông lâm Thái Nguyên đã nghiên cứu thành công một số mô hình rừng trồng nhằm phủ xanh đất trống đồi núi trọc tại Tỉnh, như ở xã Hóa Thượng huyện Đồng Hỷ đã áp dụng mô hình Lim xanh,

Dẻ đỏ, Kháo vàng… ở Hồ Núi Cốc huyện Đại Từ thực hiện mô hình Bạch đàn - Keo Các mô hình này đã có hiệu quả kinh tế tốt đối với người dân

Năm 1986 - 1987 Vụ Khoa học kỹ thuật - Bộ Lâm nghiệp tiến hành nghiên cứu một số mô hình nông lâm kết hợp cũng đã có kết quả tốt, điển hình ở xã Hóa Thượng - huyện Đại Từ có mô hình cây màu xen cây công nghiệp (chè) hoặc cây màu trồng xen với cây ăn quả (Mít, Dứa…) [56]

Năm 1995, Lê Ngọc Công, Hoàng Chung đã nghiên cứu thành phần

loài, thành phần dạng sống của quần hệ savan cây bụi trên vùng đồi trung

du Thái Nguyên, đã đưa ra một số loại hình khoanh nuôi phục hồi và một số

mô hình rừng trồng (Bạch đàn, Keo…) [14]

Năm 2004, Bùi Thị Dậu và cộng sự đã thống kê các loài thực vật bậc cao

có mạch của tỉnh Thái Nguyên là 160 họ, 468 chi, 654 loài chủ yếu là cây lá rộng thường xanh, trong đó có nhiều cây gỗ quý như: Lim, Dẻ, Trai, Nghiến…[15]

Năm 1995, Nguyễn Xuân Quát nghiên cứu mô hình rừng tự nhiên, mô

hình vườn chè tại các vùng đồi núi thấp, đất đai bị thoái hoá mạnh của các huyện Đồng Hỷ, Phú Lương, Định Hoá, Đại Từ và thành phố Thái Nguyên [15]

Năm 2002, Đặng Kim Vui khi nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của rừng

phục hồi sau nương rẫy ở huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên đã thống kê số

họ và số loài thực vật ở từng giai đoạn phục hồi, đó là: Giai đoạn phục hồi 1 -

2 tuổi, thành phần loài thực vật là 72 loài thuộc 36 họ; giai đoạn 3 - 5 tuổi có

65 loài thuộc 34 họ; giai đoạn 5 - 10 tuổi có 56 loài thuộc 36 họ; giai đoạn

11 - 15 tuổi có 57 loài thuộc 31 họ [55]

Năm 2009, Vũ Văn Cần trong dự án xác lập khu bảo tồn thiên nhiên

Thần Sa - Phượng Hoàng (Võ Nhai) đã thống kê được 1096 loài của 1 60 họ,

5 ngành thực vật bậc cao có mạch Trong đó tác giả đã phân chia thành 4 nhóm theo giá trị sử dụng: Cây làm thuốc, cây lấy gỗ, cây làm cảnh và cây

ăn được [45]

Năm 2010, Lê Ngọc Công nghiên cứu tính đa dạng thực vật bậc cao có

mạch trong 4 trạng thái rừng ở tỉnh Thái Nguyên 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 [15]

1.3 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật đến tính chất lý hóa và vi sinh vật đất trên thế giới và ở Việt Nam

1.3.1 Những ảnh hưởng của hệ sinh thái đất đến sự phát triển của thảm thực vật trên thế giới và ở Việt Nam

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 Dung dịch đất tồn tại ở trạng thái cân bằng động với các chất vô cơ, chất hữu cơ, vi sinh vật và không khí 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 [28] 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

1.3.1.1 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của hệ sinh thái đất đến sự phát triển của thảm thực vật trên thế giới

Một số nhà nghiên cứu như Alêkhin (1904), Graxits (1927), Sennhicop

(1938) đã thống nhất và đưa ra kết luận từ rất sớm là mỗi vùng sinh thái xác định sẽ hình thành một kiểu thảm thực vật đặc trưng khi các tác giả này nghiên cứu trên loại hình đồng cỏ và thảo nguyên ở Liên Xô [10]

Hađi (1936), Baur (1946) và P W Richards (1952), khi nghiên cứu hệ

sinh thái rừng nhiệt đới thì lại 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 [42]

A.Giacốp (1956), khi nghiên cứu về vai trò của mùn trong đất đối với cây,

ông 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 [20]

Khi phân chia các kiểu rừng trong mối quan hệ với thổ nhưỡng ở

Inđônêxia và Malaixia, P.W Richards và Braming 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 [37]

1.3.1.2 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của hệ sinh thái đất đến sự phát triển của thảm thực vật ở Việt Nam

Ở Việt Nam có rất nhiều công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của đất

đến thảm thực vật A.Chavalier (1918), là người đầu tiên đưa ra bảng phân

loại rừng Bắc Bộ ở Việt Nam với 10 kiểu thảm khác nhau và ông cho rằng đất là yếu tố hình thành các kiểu thảm [60]

Thái Văn Trừng (1978), đã đưa ra bản phân loại các kiểu rừng Việt Nam

dựa trên nhiều yếu tố trong đó thổ nhưỡng là yếu tố phát sinh ra các kiểu thảm thực vật [45]

Nguyễn Thoan (1986), lại cho rằng đá mẹ và thế nằm của đá, độ 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 [44]

Đặng Ngọc Anh (1993), thì có nhận xét là hàm lượng chất dinh dưỡng trong

đất, độ sâu tầng đất đã ảnh hưởng tới khả năng tái sinh rừng Dẻ ở Hà Bắc [1]

Các tác giả Trần Đình Lý, Đỗ Hữu Thư, Lê Đồng Tấn (1995), khi

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 [35]

Vậy điều kiện đất và loại đất có ảnh hưởng lớn 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

1.3.2 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới hệ sinh thái đất rừng trên thế giới và ở Việt Nam

Trong quá trình phát triển của thảm thực vật đã có những ảnh hưởng rất lớn tới hệ sinh thái đất, thảm thực vật phát triển làm cho đất rừng giảm thoái hóa, giảm xói mòn, tác động đến hệ sinh thái đất đất làm thay đổi tính chất lý, hóa học, hệ vi sinh vật trong đất từ đó có tác dụng cải tạo đất

1.3.2.1 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới hệ sinh thái đất rừng trên thế giới

Năm 1937, Monin 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 Như vậy, mỗi kiểu thảm thực vật khác nhau thì lượng vật chất rơi rụng trả lại cho đất cũng khác nhau Trong đó kiểu rừng mưa nhiệt đới có lượng vật chất cung cấp cho đất là lớn nhất [34]

Năm 1964, theo P.W.Richards 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 [37]

Năm 1979, Dokuchaev người sáng lập ra môn thổ nhưỡng học đã định

nghĩa đất (hay thổ nhưỡng) là một 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 [43] 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

Theo kết quả nghiên cứu của S.V.Zon cho thấy: Đối với từng loại cây khác nhau, lượng chất trả lại cho đất cũng khác nhau Ở rừng Thông là 4,1 tấn/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 [34]

1.3.2.2 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới hệ sinh thái đất rừng ở Việt Nam

Theo Nguyên Vi và Trần Khải năm 1978, đã khẳng định vai trò của

thảm thực vật trong quá trình hình thành đất và nâng cao độ phì của đất tại công trình nghiên cứu về tính chất hóa học của đất ở miền Bắc Việt Nam [52]

Năm 1984, Nguyễn Lân Dũng khi nghiên cứu về nguồn gốc chất hữu

cơ trong đất, ông cho thấy nguồn gốc từ xác cây xanh chiếm 4/5 tổng số chất hữu cơ đưa vào đất Tính trung bình hàng năm đất được thảm thực vật bổ sung vào khoảng 2 - 10 tấn/ha, chất hữu cơ bổ sung vào đất tùy thuộc vào cấu trúc từng kiểu thảm thực vật, các kiểu thảm thực vật khác nhau thì lượng chất hữu cơ hàng năm bổ sung cho đất cũng khác nhau [17]

Năm 1992, Nguyễn Ngọc Điều cho biết dưới tán rừng trồng thuần loại 5

- 6 tuổi lượng chất rơi rụng xuống đất từ 5 - 10 tấn/ha/năm, trong đó chứa khoảng 80 - 90 kg đạm, 8 kg lân, 205 kg kali Đặc biệt hàng năm lượng cành,

lá phân hủy thành chất mùn ở rừng rậm nhiệt đới gấp 5 lần rừng ôn đới [19]

Năm 1995, Nguyễn Thế Hưng, Hoàng Chung khi nghiên cứu về một số

đặc điểm sinh thái, sinh vật học của savan Quảng Ninh và các mô hình sử dụng đã thống kê được 131 loài thuộc 60 họ thực vật khác nhau, trong quá trình nghiên cứu đã đưa ra kết luận: Đa dạng về thành phần loài, dạng sống là yếu tố cải thiện tính chất lý, hóa học của đất [23]

Khi nghiên cứu các loại đất rừng Việt Nam trên nhiều kiểu rừng tự nhiên phân bố theo nhiều độ cao khác nhau, Hoàng Xuân Tý, Nguyễn Đức Minh (1978) [50], Nguyễn Tử Xiêm, Thái Phiên (1999) [51] cũng có nhận xét về mối quan hệ ảnh hưởng lẫn nhau giữa tính chất, độ phì của đất với sự phân bố của thảm thực vật

Năm 1998, Lê Ngọc Công, Hoàng Chung, khi nghiên cứu về vai trò của

độ che phủ ở các trạng thái thảm thực vật 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 [11]

Năm 2004, Lê Ngọc Công đã nghiên cứu ảnh hưởng một số quần xã

thực vật đến môi trường đất trong các giai đoạn diễn thế phục hồi rừng sau nương rẫy ở Thái Nguyên đã khẳng định: Độ che phủ của thảm thực vật ảnh hưởng theo hướng tốt tới tính chất hóa học của đất, tới lượng vi sinh vật, thành phần giun đất [12]

Năm 2006, Nguyễn Thị Kim Anh khi 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) [3]

Năm 2007, Giáp Thị Hồng Anh 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 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 [2]

1.4 Những nghiên cứu về khả năng cải tạo đất của một số cây trồng

Năm 1992, Hoàng Xuân Tý nghiên cứu về tác dụng cải tạo đất của

thảm thực vật tại một số nước như ở Phillipin có công trình nghiên cứu sử

dụng cây Keo dậu Ipilipil (Leuceana leucophata) như là một cây đa tác dụng

để phủ xanh trồng lại rừng cho gỗ củi vì Ipilipil là cây có khả năng cải tạo đất, mọc nhanh, tái sinh chồi mạnh, chịu được nơi đất xấu [49] Ở Indonexia

có công trình nghiên cứu cây Muồng hoa pháo (Caliandra calothyrsus) vừa

để cải tạo đất vừa làm thức ăn cho gia súc [49] Và ở Ấn Độ có công trình

nghiên cứu cây Đậu triều (Cajanus cajan) là cây cải tạo đất và trồng xen với

cây ăn quả [49]

Năm 1990 -1994, Bùi Thị Huế nghiên cứu ảnh hưởng của rừng trồng

Bạch đàn đến độ phì của đất đã có những đánh giá rừng Bạch đàn có xu hướng làm khô đất, hàm lượng đạm tổng số và chất dễ tiêu như NH4+

, P2O5,

K2O ở đất trồng Bạch đàn nghèo hơn so với đất dưới rừng Keo lá tràm và rừng hỗn giao [27]

Năm 1996, Trương Văn Lung có công trình nghiên cứu trồng cây họ

đậu cải tạo đất và hướng phát triển vườn đồi miền Tây Thừa Thiên Huế đã kết luận: Trồng cây họ đậu cải tạo đất thì mọi thành phần nông hóa của đất đều được nâng lên rõ rệt Sử dụng một số cây họ đậu làm tiên phong cải tạo đất và định hướng phát triển theo mô hình vườn đồi là giải pháp hợp lý để sử dụng

có hiệu quả vùng gò đồi rộng lớn mà hiện nay đang ngày càng xói mòn, trơ sỏi đá của tỉnh Thừa Thiên Huế [33]

Cùng năm đó Hoàng Xuân Tý, cũng đua ra công trình nghiên cứu về

nâng cao công nghệ thâm canh rừng trồng (Bồ đề, Bạch đàn, Keo) sử dụng cây họ đậu để cải tạo đất và nâng cao chất lượng rừng như sử dụng cây Đậu triều Ấn Độ, cây Keo dậu, cây Đậu tràm để diệt cỏ, chống cháy mùa khô và cải thiện độ phì cho đất [49]

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% [34]

Chương 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ - XÃ HỘI TẠI VÙNG NGHIÊN CỨU

2.1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Ghi chú: Khu vực nghiên cứu

Hình 2.1 Bản đồ thành phố Thái Nguyên và khu vực nghiên cứu

Thái Nguyên là một tỉnh miền núi trung du, nằm trong vùng trung du và miền núi Bắc bộ, có diện tích tự nhiên 3.562,82 km2, dân số trung bình hiện nay là: 1.046.000 người Thái Nguyên là một tỉnh không lớn, chỉ chiếm 1,13% diện tích và 1,41% dân số so với cả nước Tỉnh Thái Nguyên có phía Bắc tiếp giáp với Tỉnh Bắc Kạn, phía tây giáp với Tỉnh Vĩnh Phúc và Tỉnh Tuyên

Quang, phía đông giáp với các Tỉnh Lạng Sơn và Bắc Giang, phía nam tiếp giáp với Thủ đô Hà Nội Với vị trí địa lý là một trong những trung tâm chính trị, kinh tế của khu Việt Bắc nói riêng và của vùng trung du miền núi đông bắc nói chung, Thái Nguyên là cửa ngõ giao lưu kinh tế xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc bộ Việc giao lưu đã được thực hiện thông qua hệ thống đường bộ, đường sắt, đường sông hình rẻ quạt mà thành phố Thái Nguyên là đầu nút Cùng với vị trí trung tâm của Việt Bắc, Thái Nguyên còn là nơi hội tụ nền văn hóa của các dân tộc miền núi phía Bắc,

là đầu mối các hoạt động văn hóa, giáo dục của cả vùng núi phía Bắc rộng lớn

Thành phố Thái Nguyên được thành lập vào năm 1962 và được coi là thành phố công nghiệp có diện tích 189,705 km2, gồm 19 phường và 9 xã Trong đó phía Tây giáp huyện Đại Từ, phía Bắc giáp huyện Đồng Hỷ và huyện Phú Lương, Phía Đông giáp thị xã Sông Công, Phía Nam giáp huyện Phổ Yên và huyện Phú Bình

Xã Phúc Xuân là một xã miền núi nằm ở phía Tây thành phố Thái Nguyên, có tổng diện tích tự nhiên là 18,86 km2

, có 1319 hộ, 4841 khẩu, có đường du lịch Núi Cốc đi qua, có 6 dân tộc anh em cùng chung sống, xã được chia thành 15 xóm, nhân dân chủ yếu là sản xuất cây lúa và cây chè

Địa hình Thành phố Thái Nguyên khá bằng phẳng Tuy nhiên, vùng đất này vẫn mang tính chất của diện mạo trung du với kiểu bậc thềm phù sa và bậc thang nhân tạo, thềm phù sa mới và bậc thềm pha tích (đất dốc tụ) với những đồi gò thoải, bát úp xen kẽ nhau chiếm 50,2% diện tích tự nhiên Bình quân diện tích đất nông nghiệp của thành phố là 425,55 m2/người, tập trung chủ yếu ở các xã phía Tây, Tây Nam: Phúc Xuân, Phúc Trìu, Tân Cương, Thịnh Đức, Lương Sơn Phần lớn diện tích có độ dốc dưới 8o, phù hợp với cây lúa, cây trồng hàng năm

Xã Phúc Xuân có địa hình phức tạp, đồi núi là chủ yếu, đất ruộng ít, phần lớn diện tích là đồi núi thấp, những vùng đất bằng phẳng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp rất nhỏ

2.1.3 Đất đai

Tỉnh Thái Nguyên có tổng diện tích là 356.282 ha Trong đó đất núi chiếm 48,4% diện tích tự nhiên, có độ cao trên 200m, Đất đồi chiếm 31,4% diện tích tự nhiên Đất ruộng chiếm 12,4% diện tích đất tự nhiên, Nếu phân tổng diện tích đất tự nhiên của Tỉnh theo đất đã sử dụng và đất chưa sử dụng thì đất đã sử dụng có diện tích là 246.513 ha (chiếm 69,22 % diện tích đất tự nhiên) và đất chưa sử dụng có diện tích là 109.669 ha (chiếm 30,78 % diện tích tự nhiên) Trong đất chưa sử dụng có 1.714 ha đất có khả năng sản xuất nông nghiệp và 41.250 ha đất có khả năng sản xuất lâm nghiệp (Theo nguồn

số liệu của sở NN và phát triển nông thôn Thái Nguyên)

Bảng 2.1 Diện tích và phân bố các nhóm đất theo độ cao, độ dốc

ở tỉnh Thái Nguyên

Độ cao (m)

Độ dốc (Độ)

5 Đất feralit biến đổi do trồng lúa nước 3326 0,93 25-200 15-25

(Nguồn: Theo “đất Bắc Thái”, 1975)

Thành phố Thái Nguyên có tổng diện tích tự nhiên là 17.07 km2

, trong

đó đất nông nghiệp 88.88 km2, đất lâm nghiệp có rừng 30.10 km2, đất chuyên dùng 35.82 km2, đất ở 13.12 km2, đất chưa sử dụng và sông suối 9.15 km2

Đơn vị có diện tích nhỏ nhất là phường Trưng Vương (102,88 ha) Đơn vị

có diện tích lớn nhất là xã Phúc Xuân 18.86 km2

Về thổ nhưỡng đất phù sa

có 36.23 km2, chiếm 20,65% Đất xám Peralits trên đá sét và biến chất có 31.79 km2, chiếm 27,95%, thích hợp với việc gieo trồng cây hàng năm Đất dốc từ 80

đến 250 có diện tích 34.03 km2, chiếm 19,22% diện tích đất tự nhiên, phù hợp với các loại cây nông nghiệp dài ngày, cây ăn quả, phù hợp với việc phát triển hệ sinh thái nông - lâm nghiệp vùng đồi Đất có độ dốc trên 25độ là 21.72km2, chiếm 2,27% tổng diện tích tự nhiên, phù hợp với việc phát triển rừng lâm nghiệp và rừng cảnh quan du lịch

Xã Phúc Xuân thì có nhiều loại đất canh tác phù hợp với nhiều loại cây trồng, nhất là cây công nghiệp (cây chè), cây ăn quả và trồng rừng

Bảng 2.2 Hiện trạng sử dụng đất của xã Phúc Xuân

(ha)

Tỷ lệ (%)

Ghi chú: * So với đất nông nghiệp; ** So với đất lâm nghiệp

(Nguồn: Niên giám thống kê Xã Phúc Xuân 2011)

2.1.4 Khí hậu, thuỷ văn

Thái Nguyên có khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mang những nét chung của khí hậu vùng đông bắc Việt Nam rất thuận lợi cho phát triển ngành nông, lâm nghiệp Khí hậu có mùa đông lạnh giá, ít mưa, mùa hè nóng ẩm mưa nhiều Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2.000 đến 2.500 mm; cao nhất vào tháng 8 và thấp nhất vào tháng 1 Mùa đông được chia thành 3 vùng rõ rệt: Vùng lạnh nhiều nằm ở phía bắc huyện Võ Nhai; Vùng lạnh vừa gồm các huyện Định Hóa, Phú Lương và phía nam huyện Võ Nhai; Vùng ấm gồm các huyện: Đại Từ, Thành phố Thái Nguyên, Đồng Hỷ, Phú Bình, Phổ Yên và Thị xã Sông Công Nhiệt độ chênh lệch giữa tháng nóng nhất (tháng 6: 28,9°C) với tháng lạnh nhất (tháng 1: 15,2°C) là 13,7°C Tổng số giờ nắng

trong năm dao động từ 1.300 đến 1.750 giờ và phân phối tương đối đều cho các tháng trong năm Nhìn chung

Thành phố Thái Nguyên mang những nét chung của khí hậu vùng đông bắc Việt Nam, thuộc miền nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh giá, ít mưa, mùa hè nóng ẩm mưa nhiều Khí hậu của thành phố Thái Nguyên chia làm 4 mùa: xuân, hạ, thu, đông và nằm trong vùng ấm của tỉnh, có lượng mưa trung bình khá lớn Thuận lợi cho sự phát triển của cây rừng

2.1.5 Tài nguyên rừng

Tỉnh Thái Nguyên có 152.679 ha rừng tính đến năm 2002 Trong đó, rừng tự nhiên là 105.127 ha, rừng trồng là 47.552 ha Hiện toàn tỉnh không còn rừng giầu, rừng trung bình hiện còn ở một số huyện vùng cao như Ðại

Từ, Ðịnh Hoá, Võ Nhai; chủ yếu rừng của tỉnh là rừng nghèo gồm các loại gỗ nhóm 5 đến nhóm 8

Thành phố Thái Nguyên có rừng trồng theo chương trình PAM và dự

án 327, vùng chè Tân Cương, vùng cây đặc sản nhãn, vải, quýt, chanh… tạo cho thành phố một vùng sinh thái sạch, môi trường sống yên tĩnh, không khí trong lành Tuy nhiên diện tích rừng trên địa bàn thành phố bị thu hẹp nhanh chóng, ảnh hưởng lớn tới cân bằng sinh thái, gây nhiều bất lợi cho dân sinh, kinh tế trên địa bàn

2.2 Điều kiện Kinh tế - xã hội

Phúc Xuân là một xã miền núi nằm ở phía tây của thành phố Thái Nguyên, tổng diện tích tự nhiên là 18,86 km2, toàn xã tổng số có 15 xóm với 1430 hộ

và 5232 nhân khẩu trong đó nam 2560 chiếm 48,93%, nữ có 2572 chiếm 51,07%, gồm 6 dân tộc anh em cùng chung sống, có 02 tôn giáo chính: phật giáo và thiên chúa giáo (chiếm trên 40%) Đời sống của nhân dân chủ yếu là cấy lúa, trồng chè

Qua việc điều tra trong nhân dân, chúng tôi được biết một bộ phận không nhỏ người dân trong xã và các xã lân cận như Tân Cương, Bình Sơn, hiện nay sinh sống dựa vào thu nhập từ khai thác rừng Chính vì vậy mà diện tích và chất lượng rừng trong xã cũng đang bị giảm sút Nhờ chính sách giao đất giao rừng đến từng hộ dân và các chương trình hỗ trợ người dân trong việc trồng rừng mà diện tích rừng của xã được tăng lên Tuy nhiên chất lượng cũng như khả năng phòng hộ của rừng thì không cao lắm

Chương 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Định lượng một số chỉ tiêu phản ánh ảnh hưởng của thảm thực vật rừng đến đặc điểm, tính chất lý, hóa học và VSV đất đối với đất rừng phục hồi sau canh tác nương rẫy;

Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi rừng sau nương rẫy

3.2 Địa điểm nghiên cứu

Đề tài của chúng tôi được nghiên cứu tại xã Phúc Xuân - Thành phố Thái Nguyên- Tỉnh Thái Nguyên

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Phân loại thảm thực vật và xác định cấu trúc của thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu

3.3.2 Đặc điểm đất qua các giai đoạn phục hồi rừng

- Hình thái phẫu diện đất

- Sự thay đổi chỉ tiêu lý, hóa tính của đất rừng (Phân tích sự thay đổi thành phần cơ giới, dung trọng độ xốp, Sự thay đổi mùn và NPK Độ chua và

vật” Thảm thực vật tái sinh sau nương rẫy phản ảnh được ảnh hưởng tổng hợp của các nhân tố sinh thái đến quá trình phục hồi rừng thứ sinh Đề tài này chỉ thực hiện trong thời gian 1 năm không cho phép theo dõi trên ô định vị trong thời gian 15-20 năm Do vậy, chúng tôi đã vân dụng phương pháp “lấy không gian thay thế thời gian” kết hợp với phương pháp phân tích số liệu trên

ô tiêu chuẩn

3.4.2 Phương pháp phân chia giai đoạn phục hồi

Phân chia đối tượng nghiên cứu thành các giai đoạn kế tiếp nhau Các giai đoạn được phân chia theo thời gian bỏ hóa, mỗi giai đoạn có đặc trưng về

tổ thành loài cây, mật độ, độ che phủ và cấu trúc tầng thứ khác nhau

Chúng tôi nghiên cứu đối tượng rừng trước canh tác nương rẫy là rừng

gỗ, quá trình phục hồi rừng chia thành 4 giai đoạn:

- Giai đoạn I: thời gian bỏ hóa từ 3-5 năm

- Giai đoạn II: thời gian bỏ hóa 6-8 năm

- Giai đoạn III: thời gian bỏ hóa 10-14 năm

- Giai đoạn IV: thời gian bỏ hóa 16- 20 năm

Thời gian bỏ hóa được xác định qua điều tra phỏng vấn chủ hộ và theo

số liệu khoanh nuôi phục hồi rừng của trạm kiểm lâm Thái nguyên

3.4.3 Điều tra thu thập số liệu

3.4.3.1 Phương pháp điều tra sơ bộ theo tuyến (TĐT)

Mục tiêu điều tra theo tuyến nhằm xác định phân bố của các đối tượng nghiên cứu Do đó sau khi xác định được địa điểm nghiên cứu ta tiến hành lập TĐT TĐT được xác định qua điều tra phỏng vấn chủ hộ trực tiếp canh tác một khu rừng hay một khu đồi Tại mỗi kiểu thảm bố trí tuyến điều tra có hướng vuông góc với đường đồng mức Khoảng cách giữa hai tuyến tùy theo kiểu thảm và địa hình cụ thể, thường là 50-100m, bề rộng tuyến điều tra là

2m Trên tuyến đi thu thập và ghi chép tất cả các số liệu về thành phần loài, dạng sống và độ che phủ (%) của thảm thực vật

3.4.3.2 Phương pháp ô tiêu chuẩn (OTC)

Trên mỗi TĐT tiến hành lập 3 ô tiêu chuẩn và được phân bố đồng đều

ở các vị trí chân đồi, sườn đồi, đỉnh đồi Mỗi OTC có diện tích 400m2

(20m x 20m) OTC có diện tích 100m2 đối với thảm cỏ, Trong OTC tiến hành thống

kê về tổ thành loài cây tái sinh, độ che phủ của thảm thực vật Tổng số OTC

là 3x3=9 ô

3.4.3.3 Phương pháp thu mẫu

* Trong OTC khảo sát các yếu tố tự nhiên: Địa điểm, độ cao tuyệt

đối, độ cao tưng đối, hướng phơi, độ dốc, lịch sử phát triển nương rẫy, thời gian bỏ hóa, nguồn gieo giống

* Thu mẫu thực vật

- Trên các TĐT và trong các OTC tiến hành điều tra và ghi chép tại chỗ tên các loài (Việt Nam hoặc Latinh), cấu trúc, mật độ và độ che phủ của các loài cây gỗ, cây bụi Nếu có loài chưa biết tên thì lấy mẫu (theo phương pháp của Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004 [1] và Hoàng Chung, 2005 [25]) về để tra cứu

- Đánh giá độ tàn che: kết hợp quan rác và phẫu đồ ngang để xác định

độ che phủ (%) hình chiếu tán cây rừng so với bề mặt đất rừng Độ tàn che tính theo chỉ số phần mười Độ nhiều thảm tươi, độ phong phú (độ dày rậm) của chúng được đánh giá theo tiêu chuẩn của Drude

Bảng 3.1 Ký hiệu độ nhiều của thực bì theo chuẩn của Drude

Soc Số cá thể của loài mọc thành thảm rộng khắp, chiếm trên 85% Cop3 Số cá thể của loài rất nhiều, chiếm 65 - 85%

Cop2 Số cá thể của loài nhiều, chiếm 45 - 65%

Cop1 Số cá thể của loài tương đối nhiều, chiếm 25 - 45 %

SP Số cá thể của loài mọc rải rác, phân tán, chiếm dưới 25 %

Sol Một vài cây cá biệt, chiếm dưới 5 %

3.4.4 Phương pháp phân tích

3.4.4.1 Phân tích mẫu thực vật

- Xác định tên của các loại cây theo Phạm Hoàng Hộ (1992 - 1993) [31] theo “Danh lục các loài thực vật Việt Nam” (t 1, 2, 3) để chỉnh lý và lập danh lục các loài thực vật tại vùng nghiên cứu

- Xác định các trạng thái thảm thực vật dựa theo khung phân loại của UNESCO (1973)

3.4.4.2 Phân tích mẫu đất

Xác định hàm lượng mùn, đạm tổng số, đạm dễ tiêu, lân tổng số, lân dễ tiêu, kali tổng số, kali dễ tiêu, độ chua của đất, hàm lượng Ca+, Mg+ và hàm lượng nhôm di động theo các phương pháp tại giáo trình thực hành hóa kĩ thuật và hóa nông học của Trần Thị Bính và cộng sự (1990) [6]

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

phương pháp Chiurin, đó là sử dụng hỗn hợp chất oxi hoá mạnh là H2SO4 đặc

và K2Cr2O7 0,4N để oxi hoá cacbon trong mùn Sau đó chuẩn độ lượng dung dịch kaliđicrômat dư bằng muối Mohr với chất chỉ thị điphenylamin hoặc

phenylantranilic hoặc ôctophênantrôlin

Tính kết quả thí nghiệm bằng công thức:

%Mùn = Trong đó:

V1: Số ml muối Mohr 0,2N dùng để chuẩn độ trong thí nghiệm kiểm tra (không có đất)

V2: Số ml muối Mohr 0,2N dùng để chuẩn độ lượng dư K2Cr2O7 0,4N trong thí nghiệm có đất

N: Nồng độ lí thuyết của muối Mohr

T: Hệ số hiệu chỉnh nồng độ của dung dịch muối Mohr; 0,003 - 1 mili đương lượng của dung dịch K2Cr2O7 0,4N oxi hoá được 0,003g cacbon

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

số trong đất bằng phương pháp KENĐAN Đun đất với dung dịch H2SO4 đậm đặc có sự tham gia của chất xúc tác, chất hữu cơ trong đất sẽ bị phân hủy và giải phóng đạm dưới dạng NH4.

Tính % Đạm tổng số theo công thức:

% N =

Trong đó:

V1 thể tích dung dịch NaOH 0,1N dùng để chuẩn độ H2SO4 0,1 N

V2 thể tích dung dịch NaOH 0,1N dùng để chuẩn độ H2SO4 0,1 N dư

N nồng độ lý thuyết của dung dịch NaOH 0,1N

T hệ số hiệu chỉnh nồng độ xút

0,014 - 1 mili đương lượng của dung dịch H2SO4 0,1 N tương ứng với 0,014g nitơ

K hệ số đất khô kiệt

C số gam đất đem phân tích

- Xác định hàm lượng đạm dễ tiêu: Đạm dễ tiêu trong đất chủ yếu là ở

2 dạng là NH4 và NO3 được cây trồng hút trực tiếp Ta xác định hàm lượng đạm bằng phương pháp so màu với thuốc thử Netle Ban đầu ta phải hòa tan đất bằng dung dịch KCl 0,1N để đẩy ion NH4

+ ra ngoài dung dịch, sau đó đun nóng dung dịch có NH4+ trong môi trương kiềm thì NH3 thoát ra tiếp xúc với thuốc thử Netle cho kết tủa màu da cam đặc trưng sau đó so sánh cường độ màu của dung dịch với dãy màu tiêu chuẩn để định lượng hàm lượng đạm có

trong đất

- Xác định hàm lượng lân tổng số: Xác định hàm lượng lân tổng số

theo phương pháp so màu đó là dưới tác dụng của hỗn hợp H2SO4 và HClO4 đậm đặc và nhiệt độ Sau đó ion phootsphat tác dụng với muối amoni môlipdat và khử bằng dung dịch hidrazin sunfat, ta sẽ thu được xanh môipden

(V1 – V2).N.T.0,014.100

có tính oxi hóa, xanh moolipden oxi hóa hidrazin sunfat tạo thành xanh môipden có màu xanh đặc trưng, cường độ màu phụ thuộc vào lượng lân có trong dung dịch Đem so màu với dung dịch tiêu chuẩn hay so màu trên máy

so màu ta sẽ xác định được hàm lượng lân có trong đất

- Xác định hàm lượng lân dễ tiêu Xác định hàm lượng phospho dễ tiêu

dựa theo phương pháp Oniani: sử dụng dung dịch axit H2SO4 0,1N để hoà tan lân trong đất ra dưới dạng axit phôtphoric, rồi tiến hành cho tác dụng với amôni môlipđat có chất khử là Sn2+, sau đó định lượng hàm lượng lân dễ tiêu bằng

cách so màu với thang màu chuẩn

- Xác định hàm lượng Kali tổng số: Kali tổng số được xác định theo

phương pháp F-AAS Các điều kiện tối ưu để đo kali tổng số là:

vào mật độ quang có dạng: y = 0,422x + 0,069 với hệ số hồi qui R2

= 0,995

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

theo phương pháp Pâyve Sử dụng dung dịch NaCl 1N cho tác động với đất,