Xuất phát từ thực tiễn nói trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu lượng vật rơi rụng và ảnh hưởng của các công thức bón phân đến sinh trưởng của rừng trồng Luồng Dendrocalamu
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trên thế giới
1.1.1 Những nghiên cứu về sinh khối và dinh dưỡng
1.1.1.1 Nghiên cứu về sinh khối cây rừng
Sinh khối và năng suất rừng là kết quả của quá trình sinh học tổng hợp, là tổng lượng chất hữu cơ của thực vật tích lũy trong hệ sinh thái, là toàn bộ nguồn vật chất và cơ sở năng lượng vận hành trong hệ sinh thái, nó phản ánh chỉ tiêu quan trọng của sinh thái rừng Sinh khối rừng đã được nghiên cứu rất sớm, từ năm 1840 trở về trước, các tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu lĩnh vực sinh lý thực vật, đặc biệt là nghiên cứu vai trò và hoạt động của diệp lục thực vật màu xanh trong quá trình quang hợp để tạo nên các sản phẩm hữu cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên như: đất, nước, không khí và năng lượng ánh sáng mặt trời Tiêu biểu cho lĩnh vực này có tác giả sau:
- Liebig, J (1840)[39] lần đầu tiên đã định lượng về sự tác động của thực vật tới không khí và phát triển thành định luật "tối thiểu" Mitscherlich, E.A (1954) đã phát triển luật tối thiểu của Liebig, J thành luật "năng suất"
- Riley, G.A (1944), Steemann Nielsen, E (1954), Fleming, R.H (1957) đã tổng kết quá trình nghiên cứu và phát triển sinh khối rừng trong các công trình nghiên cứu của mình [45]
Việc xây dựng các phương pháp nghiên cứu định lượng, các mô hình dự báo sinh khối cây rừng được thực hiện từ rất sớm, nhiều công trình nghiên cứu đã sử dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật trong việc xác định như: Công nghệ viễn thám, hóa học, Cho đến nay, các nhà khoa học đã xác định sinh khối bằng việc áp dụng thông qua các mối quan hệ giữa sinh khối cây với các nhân tố điều tra cơ bản, dễ đo đếm như đường kính ngang ngực, chiều cao cây, giúp cho việc dự đoán sinh khối nhanh chóng, kinh tế hơn
- Năm 1956, tại Ấn Độ, các tác giả P.S.Roy, K.G Saxena và D.S Kamat đã sử dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) với các công cụ như: Ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, laze, rada, hệ thống định vị toàn cầu (GIS) để điều tra sinh khối, đo đếm lượng Carbon trong hệ sinh thái và biến đổi của chúng Với công trình nghiên cứu: "Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám” đã nêu tổng quát vấn đề sản phẩm sinh khối và việc đánh giá sinh khối bằng ảnh vệ tinh (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007)[20]
- Năm 1963, hai tác giả Aruga và Maidi đã đưa ra phương pháp
“Chlorophyll” để xác định sinh khối thông qua hàm lượng Chlorophyll trên một đơn vị diện tích mặt đất vì hàm lượng này là một chỉ tiêu biểu thị khả năng của hệ sinh thái hấp thụ các tia bức xạ hoạt động quang tổng hợp (dẫn theo Đặng Trung Tấn, 2001)[22]
- Năm 1964, tác giả Lieth H [40], đã thể hiện năng suất trên toàn thế giới bằng bản đồ năng suất, đồng thời với sự ra đời của chương trình sinh học quốc tế “IBP” (1964) và chương trình sinh quyển con người “MAB” (1971) đã tác động mạnh mẽ tới việc nghiên cứu sinh khối Những nghiên cứu trong giai đoạn này tập trung vào các đối tượng đồng cỏ, savan, rừng rụng lá, rừng mưa thường xanh
Sinh khối cây rừng có thể xác định nhanh chóng dựa vào mối liên hệ giữa sinh khối với kích thước của cây hoặc của từng bộ phận cây theo dạng hàm toán học nào đó Phương pháp này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ và Châu Âu (Whittaker, 1966)[53]; Tritton và Hornbeck (1982); Smith và Brand
(1983) Tuy nhiên, do gặp khó khăn trong việc thu thập rễ cây nên phương pháp này chủ yếu dùng để xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất (Grier và cộng sự - 1981; Reichel – 1991; Burton V.Barnes và cộng sự, 1998)
Tác giả Newbould P.J (1967)[42], đã đưa ra phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu sinh khối và năng suất của quần xã từ các ô tiêu chuẩn Phương pháp này đã được chương trình quốc tế “IBP” thống nhất áp dụng
Phương pháp lấy mẫu rễ để xác định sinh khối được mô tả bởi các nhà khoa học Shurrman và Geodewaaen (1971), Moore (1973), Gadow và Hui
(1999), Oliveira và cộng sự (2000), Voronoi (2001), McKenzie và cộng sự (2001)[41]
Ngoài việc nghiên cứu về sinh khối thực vật của các hệ sinh thái rừng, trong năm 1971, tác giả Duyiho đã công bố thực vật ở biển hàng năm quang hợp đến 3x10 10 tấn vật chất hữu cơ, trên mặt đất là 5,3x10 10 tấn Đối với hệ sinh thái rừng nhiệt đới năng suất chất khô thuần từ 10 - 50 tấn/ha/năm, trung bình là 20 tấn/ha/năm, sinh khối chất khô từ 60 - 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (dẫn theo Lê Hồng Phúc, 1996)[15] Cũng trong năm này, tác giả Dajoz đã đưa ra một số kết quả về năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái như sau:
Năng suất mía ở châu Phi: 67 tấn/ha/năm;
Năng suất rừng nhiệt đới thứ sinh ở Yangambi: 20 tấn/ha/năm;
Savana cỏ Mỹ (Penisetum purpureum) châu Phi: 30 tấn/ha/năm;
Đồng cỏ tự nhiên ở Fustuca (Đức): 10,5 - 15,5 tấn/ha/năm;
Đồng cỏ tự nhiên Deschampia và Trifolium ở vùng ôn đới là 23,4 tấn/ha/năm;
Sinh khối của Savana cỏ cao Andrôpgon (cỏ Ghine): 5000 - 10000 kg/ha/năm;
Rừng thứ sinh 40 - 50 tuổi ở Ghana: 362,369 kg/ha/ năm (dẫn theo Dương Hữu Thời, 1992) [24]
Năm 1982, Tác giả Cannell với công trình “Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới - World forest biomass and primary production data” đã tập hợp 600 công trình được xuất bản về sinh khối khô thân, cành, lá và một số thành phần, sản phẩm sơ cấp của hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 nước trên thế giới [34]
Theo Catchpole và Wheeler (1992) bộ phận cây bụi và những cây tầng dưới của tán rừng đóng góp một phần quan trọng trong tổng sinh khối rừng
Có nhiều phương pháp để ước tính sinh khối cho bộ phận này, các phương pháp bao gồm: (1) - Lấy mẫu toàn bộ cây; (2) - Phương pháp kẻ theo đường;
(3) - Phương pháp mục trắc; (4) - Phương pháp lấy mẫu kép sử dụng tương quan (dẫn theo Lý Thu Quỳnh, 2007)[20]
Năm 1995, hai tác giả P Shanmughevel và K Francis khi nghiên cứu về sinh khối của Bambusa bambos tại vùng Tamil Nadu - Ấn độ, đã cho rằng sinh khối rừng tăng theo tuổi và tập trung chủ yếu ở phần thân Sinh khối trên mặt đất có khối lượng đáng kể đạt 286 tấn/ha Hai tác giả cũng tiến hành so sánh với lượng sinh khối xác định hàng năm đối với loài Bambusa vulgaris ở tuổi 3 và 4 là 7 tấn/ha; loài Gigantochloa aspera là 1 tấn/ha (Chinte, 1965) Ở rừng tự nhiên tại Malaysia, sinh khối trên mặt đất của loài Gantochloa scortechnii là 72 tấn/ha và 36 tấn/ha ở rừng trồng tuổi 3 (Othman, 1992) Với các loài cây trồng mọc nhanh như: Eucalyptus glubus ở tuổi 4 là 8 tấn/ha
(theo Cromer and Williams, 1982); Leucaena leucocephala ở tuổi 5 là 47 tấn/ha (theo Pandey et al, 1989); Pinus caribaea ở tuổi 6 là 87 tấn/ha
Kế tiếp là công trình nghiên cứu của tác giả Anand Narain Singh về sinh khối của loài Dendrocalamus strictus (1998)[32], đã cho thấy tổng lượng sinh khối ở rừng trồng 3 tuổi xác định được là khoảng 46,9 tấn/ha; rừng tuổi 5 là 74,4 tấn/ha, trong đó 35% là sinh khối dưới mặt đất Mặt khác, đối với những loài tre trồng trên đất mỏ có sinh khối lớn hơn so với các nghiên cứu trước đây, đạt khoảng 30 - 49 tấn/ha Ở một số vùng khác, người ta xác định được lượng sinh khối trên mặt đất vào khoảng 0,8 đến 24 tấn/ha (Veblen et al., 1980; Taylor và Zisheng, 1987; Rao và Ramakrishnan, 1989; Tripathi và Singh, 1996) Sinh khối trên mặt đất của loài Sasa kurilensis ở Nhật Bản là 90 tấn/ha (Oshima, 1961); Chusquea culeou ở San Pablo, Andes là 158,8 tấn/ha
(Veblen et al., 1980) và Arundinaria alpina ở Kenya là 100 tấn/ha
1.1.1.2 Nghiên cứu về dinh dưỡng rừng trồng
Năm 1996, Shanmughavel và Francis đã nghiên cứu về chu trình dinh dưỡng trong rừng Bambusa bambos Khi tiến hành phân tích thành phần dinh dưỡng trong các bộ phận khác nhau của cây đều cho thấy hàm lượng dinh dưỡng tăng theo tuổi, đối với lá cây khối lượng các chất dinh dưỡng giảm dần theo thứ tự N>K>Mg>Ca>P khác so với ở thân, cành, thân ngầm là K>N>Mg>Ca>P Khi so sánh với các nghiên cứu về sự hấp thu và hoàn trả dinh dưỡng ở loài Pinus patula (Bhartari 1986), Dalbergia sissoo (Sharma et al 1988), Eucalyptus grandis (Westmann 1978; Turner and Lambert 1983), and E.globulus (George and Varghese 1990), thì ở Bambusa bambos lượng dinh dưỡng hoàn trả lớn hơn nhiều Tuy nhiên, lượng dinh dưỡng được sử dụng trong tổng số lượng dinh dưỡng hoàn trả lại không cao Ở cây tuổi 4, đối với Nitơ: 89% được hoàn trả trong khi chỉ có 11% được đất hấp thụ, tương tự với P: 90% được hoàn trả và chỉ có 10% được đất hấp thụ; Với K,Ca, Mg hoàn trả lần lượt là: 91%, 89%, 89% và 9%, 11% và 11% được đất hấp thụ [49]
Những nghiên cứu về dinh dưỡng hoàn trả cho đất trong rừng Bambusa bambos cũng được Shanmughavel (2000) thực hiện ở các độ tuổi khác nhau tại Ấn Độ Kết quả cho thấy, hàm lượng N, P, K, Ca, và Mg hoàn trả cho đất ở rừng 4 tuổi là 120, 10, 101, 60 và 66 kg/ha, đối với rừng 5 tuổi hàm lượng của các nguyên tố trên tương ứng là 141, 13, 121, 72 và 79 kg/ha, và đối với rừng 6 tuổi hàm lượng dinh dưỡng của các nguyên tố trên là 184, 16, 183, 91 và 96 kg/ha [47]
Ở Việt Nam
1.2.1 Những nghiên cứu về sinh khối và dinh dưỡng
1.2.1.1 Những nghiên cứu về sinh khối cây rừng
Nghiên cứu về sinh khối rừng ở Việt Nam được tiến hành khá muộn, các công trình nghiên cứu còn tản mạn và chưa có hệ thống Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu bước đầu đã đem lại những thành tựu quan trọng và có ý nghĩa trong việc áp dụng các phương pháp xác định sinh khối của các dạng rừng hiện nay
- Năm 1986, Hoàng Mạnh Trí với công trình nghiên cứu “Sinh khối và năng suất rừng Đước”, tác giả đã áp dụng phương pháp “cây mẫu” để nghiên cứu năng suất, sinh khối một số quần xã rừng Đước đôi (Zhizophora apiculata) ở rừng ngập mặn ven biển Minh Hải Đây là đóng góp có ý nghĩa lớn về mặt lý luận và thực thiễn đối với hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển nước ta [27]
- Năm 1996, trong công trình nghiên cứu “Đánh giá sinh trưởng, tăng trưởng, sinh khối và năng suất rừng Thông ba lá (Pinus keysia Royle ex Gordon) vùng Đà Lạt - Lâm Đồng”, tác giả Lê Hồng Phúc đã tìm ra quy luật tăng trưởng sinh khối, cấu trúc thành phần tăng trưởng sinh khối thân cây Tỷ lệ sinh khối tươi, khô của các bộ phận thân, cành, lá, rễ, lượng rơi rụng, tổng sinh khối cá thể và quần thể rừng Thông ba lá [15]
- Vũ Văn Thông (1998)[25] với công trình “Nghiên cứu cơ sở xác định sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Keo lá tràm (Accia auriculiformis Cunn) tại tỉnh Thái Nguyên” đã giải quyết được một số vấn đề thực tiễn đặt ra, đó là nghiên cứu và xây dựng mô hình xác định sinh khối Keo lá tràm, lập các bảng tra sinh khối tạm thời phục vụ cho công tác điều tra kinh doanh rừng
- Cũng với loài Keo lá tràm, Hoàng Văn Dưỡng (2000) đã tìm ra quy luật quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh khối với các chi tiêu biểu thị kích thước của cây, quan hệ giữa sinh khối tươi và sinh khối khô các bộ phận thân cây Keo lá tràm Nghiên cứu cũng đã lập được biểu tra sinh khối và ứng dụng biểu xác định sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Keo lá tràm [5]
- Đỗ Như Chiến (2000)[3] với công trình nghiên cứu “Bước đầu nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc và sinh khối rừng Luồng (Dendrocalamus membranaceus Munro) tại Lương Sơn, Hòa Bình” đã xây dựng một số biểu chuyên dụng phục vụ công tác điều tra và kinh doanh rừng Luồng Tác giả cũng kết luận rằng tổng lượng sinh khối của thân cây có mối quan hệ chặt chẽ với các nhân tố điều tra (D, H)
- Đặng Trung Tấn (2001)[22] với công trình nghiên cứu “Sinh khối rừng Đước”, đã xác định được: Tổng sinh khối khô rừng Đước ở Cà Mau là
327 m 3 /ha, tăng trưởng sinh khối bình quân hàng năm là 9.500 kg/ha
- Nguyễn Ngọc Lung và Nguyễn Tường Vân (2004)[13] đã sử dụng biểu quá trình sinh trưởng và biểu Biomass để tính toán sinh khối rừng Kết quả cho thấy: Tính theo biểu quá trình sinh trưởng (Nguyễn Ngọc Lung, Đào Công Khanh, 1999), cấp đất III, tuổi chặt 60, ghi D = 40 cm, H = 27,6 m, G 48,3 m 3 /ha, M = 586 m 3 /ha, tỷ lệ khối lượng khô/tươi cây lớn là 53,2% Hệ số chuyển đổi từ thể tích thân cây sang toàn cây là 1,3736 (lấy từ tỷ lệ thân cây ổn định 72,8% so với toàn cây khi đến tuổi trưởng thành) Tính ra Biomass thân cây khô tuyệt đối là 586 x 0,53211,75 tấn Biomass toàn rừng là 311,75 x 1,3736 = 428,2 tấn Còn nếu tính theo biểu Biomass thì giá trị này là 434,2 tấn Sai số giữa biểu quá trình sinh trưởng và biểu sản lượng là 1,4%, đây là mức sai số có thể chấp nhận được
Từ khi Cơ chế phát triển sạch được thông qua và thực sự trở thành một cơ hội mới cho ngành lâm nghiệp thì những nghiên cứu về sinh khối rừng ở nước ta bắt đầu nhận được sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học Có thể kể đến một số kết quả sau:
- Theo Nguyễn Tuấn Dũng (2005)[4], rừng trồng Thông mã vĩ thuần loài 20 tuổi có tổng sinh khối tươi (trong cây và vật rơi rụng) là 321,7 - 495,4 tấn/ha, tương đương với lượng sinh khối khô là 173,4 - 266,2 tấn Rừng Keo lá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng sinh khối tươi (trong cây và trong vật rơi rụng) là 251,1 - 433,7 tấn/ha, tương đương với lượng sinh khối khô thân là 132,2 - 223,4 tấn/ha
- Vũ Tấn Phương (2006)[17] khi nghiên cứu về sinh khối cây bụi thảm tươi tại Đà Bắc - Hòa Bình; Hà Trung, Thạch Thành, Ngọc Lặc - Thanh Hóa cho kết quả: Sinh khối tươi biến động rất khác nhau giữa các loại thảm tươi cây bụi: Lau lách có sinh khối tươi cao nhất, khoảng 104 tấn/ha, tiếp đến là trảng cây bụi cao 2 - 3 m có sinh khối tươi đạt khoảng 61 tấn/ha Các loại cỏ như: cỏ lá tre, cỏ tranh và cỏ chỉ (hoặc cỏ lông lợn) có sinh khối biến động khoảng 22 - 31 tấn/ha Về sinh khối khô: lau lách có sinh khối khô cao nhất,
40 tấn/ha; cây bụi cao 2 - 3 m là 27 tấn/ha; cây bụi cao dưới 2 m và tế guột là
20 tấn/ha; cỏ lá tre 13 tấn/ha; cỏ tranh 10 tấn/ha; cỏ chỉ, cỏ lông lợn 8 tấn/ha
- Lý Thu Quỳnh (2007)[20], “Nghiên cứu sinh khối và khả năng hấp thụ Carbon của rừng Mỡ (Manglietia conifera Dandy) trồng tại Tuyên Quang và Phú Thọ” cho thấy: Cấu trúc sinh khối cây cá lẻ Mỡ gồm 4 phần thân, cành, lá và rễ, tương ứng với tỷ lệ sinh khối tươi lần lượt là: 60%, 8%, 7% và 24%; tổng sinh khối tươi của một ha rừng trồng Mỡ dao động trong khoảng từ 53,440 - 30,9689 tấn/ha (trong đó: 86% là sinh khối tầng cây gỗ, 6% là sinh khối cây bụi thảm tươi và 8% là sinh khối của vật rơi rụng)
- Nguyễn Duy Kiên (2007)[11], khi nghiên cứu khả năng hấp thụ carbon rừng trồng Keo tai tượng (Acacia mangium) tại Tuyên Quang đã cho thấy sinh khối tươi trong các bộ phận lâm phần Keo tai tượng có tỷ lệ khá ổn định, sinh khối tươi tầng cây cao chiếm tỷ trọng lớn nhất từ 75 - 79%; sinh khối cây bụi thảm tươi chiếm tỷ trọng 17 - 20%; sinh khối vật rơi rụng chiếm tỷ trọng 4 - 5%
1.2.1.2 Những nghiên cứu về dinh dưỡng rừng Luồng
Khi tổng kết một số kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của rừng trồng Luồng đến tính chất của đất đai cho thấy, rừng trồng Luồng với thời gian kinh doanh dài thường làm giảm độ phì của đất đai Tuy nhiên, tuỳ theo phương thức trồng mà mức độ ảnh hưởng có khác nhau Kết quả nghiên cứu tính chất hoá học của lớp đất tầng 0 - 10 cm trong các mô hình rừng trồng Luồng ở Lanh Chánh (Thanh Hoá), Nguyễn Ngọc Bình (1963)[1] đã cho thấy nếu trồng rừng Luồng với mật độ 300 bụi/ha trên đất phiến thạch sét và phiến thạch mica sau 5 năm độ phì của tầng đất tầng 0 – 10 cm đã giảm đi rõ rệt Hàm lượng mùn đã giảm từ 5,78% xuống còn 4,48%, hàm lượng N tổng số từ 0,31% xuống chỉ còn 0,22% Trong khi đó đất dưới rừng trồng Luồng hỗn loài với các loài cây gỗ họ đậu như: Lim xanh, Lim xẹt với mật độ 200 cây/ha đã có tác dụng làm giảm mức độ thoái hoá của đất sau 5 năm trồng rừng khá rõ rệt Hàm lượng mùn trong năm đầu là 5,78% sau 5 năm hàm lượng mùn vẫn còn 5,24%, hàm lượng N% tổng số trong năm đầu là 0,31% sau 5 năm năm hàm lượng N% tổng số vẫn còn tới 0,29% Như vậy rừng trồng hỗn loài Luồng và cây bản địa đã có tác dụng hạn chế đáng kể mức độ thoái hoá của lớp đất tầng mặt
Kết quả nghiên cứu về tính chất đất dưới tán rừng trồng Luồng thuần loài và hỗn giao ở Ngọc Lặc - Thanh Hóa và Cao Phong - Hòa Bình, Hoàng Văn Thắng (2008) cho thấy pH của các rừng trồng Luồng thuần loài ở Cao Phong (Hoà Bình) và Ngọc Lặc (Thanh hoá) đều thấp hơn rừng trồng hỗn loài cây lá rộng bản địa Nghĩa là đất tầng mặt dưới rừng trồng Luồng thuần loài đều chua hơn so với đất dưới rừng trồng hỗn loài cây lá rộng bản địa trồng ở Cao Phong và Ngọc Lặc Các tính chất khác về hàm lượng mùn, đạm tổng số,
P2O5 và K2O có sự khác nhau giữa các đối tượng rừng trồng Song chưa thể hiện rõ quy luật (dẫn theo Đặng Thịnh Triều, 2009)[28]
Như vậy, thông qua việc tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về sinh khối và dinh dưỡng rừng cho thấy, hầu hết các nghiên cứu được tiến hành với nhiều loại đối tượng cây rừng khác nhau, các kết quả nghiên cứu đều có ý nghĩa trong thực tiễn kinh doanh rừng Tuy nhiên, những nghiên cứu cụ thể cho loài cây Luồng mới chỉ được tiến hành trên thế giới và đã đạt được những kết quả nhất định nhưng lại chưa được đề cập nhiều ở trong nước
1.2.2 Những nghiên cứu về vật rơi rụng
MỤC TIÊU - PHẠM VI - NỘI DUNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
- Tìm hiểu thêm về chu trình dinh dưỡng của rừng Luồng trồng thuần loài tại Thanh Hóa
- Góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận cho việc kinh doanh rừng Luồng bền vững
- Đánh giá được lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất từ vật rơi rụng và vật liệu để lại sau khai thác Dự đoán nhu cầu dinh dưỡng của rừng Luồng
- Tìm ra công thức bón phân thích hợp cho rừng Luồng ở Thanh Hóa
- Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm phục hồi và phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa.
Đối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu của đề tài
2.2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là rừng Luồng trồng thuần loài đã và đang bị thoái hóa trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa
2.2.2 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Giới hạn địa điểm nghiên cứu
Nghiên cứu sinh khối rừng Luồng được tiến hành trên 3 huyện là Ngọc Lặc, Lang Chánh và Bá Thước Đối với nghiên cứu về vật rơi rụng và các thí nghiệm bón phân chỉ thực hiện tại huyện Bá Thước
Giới hạn nội dung nghiên cứu
- Đề tài chỉ nghiên cứu về sinh khối Luồng trên mặt đất của cây cá lẻ và của lâm phần mà không nghiên cứu sinh khối Luồng dưới mặt đất
- Đề tài không đánh giá lượng dinh dưỡng được Luồng hấp thụ hay lượng dinh dưỡng mất đi do rửa trôi, bốc hơi cũng như tốc độ phân hủy của vật rơi rụng và không nghiên cứu lượng dinh dưỡng bổ sung cho đất từ các nguồn khác như: cây có khả năng cố định đạm, phong hóa từ đá, thực bì sau khi chăm sóc, Mà chỉ đi sâu vào nghiên cứu hàm lượng dinh dưỡng gồm N,
P, K và Ca là các chất đa lượng trong cơ thể thực vật.
Nội dung nghiên cứu
Xuất phát từ mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu đã được nêu rõ ở trên, đề tài tiến hành nghiên cứu một số nội dung chủ yếu sau:
- Nghiên cứu sinh khối của cây cá thể và lâm phần Luồng
- Nghiên cứu lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất từ vật rơi rụng và vật liệu để lại sau khai thác
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các công thức bón phân tới các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của rừng Luồng tại huyện Bá Thước
+ Sinh trưởng chiều cao (Hvn);
- Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật nhằm phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa
Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Quan điểm và cách tiếp cận
Trong tự nhiên, các loài thực vật muốn tồn tại đều cần phải sử dụng các loại dinh dưỡng khác nhau từ đất Lượng dinh dưỡng bị mất đi này sẽ được thực vật trả lại một phần thông qua vật rơi rụng Quá trình này tạo nên chu trình tuần hoàn vật chất trong hệ sinh thái:
Hình 2.1: Chu trình vật chất hệ sinh thái rừng
Vật rơi rụng đóng vai trò là một mắt xích trung gian và là một phần quan trọng trong hệ sinh thái rừng, nó tham gia trực tiếp vào chu trình tuần hoàn vật chất trong hệ sinh thái Điều này có nghĩa là vật rơi rụng sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới yếu tố đầu vào của đất rừng, song ngược lại nó phụ thuộc chặt chẽ vào yếu tố thực vật (loài cây, tuổi cây, tổ thành, mật độ,…) và các yếu tố ngoại cảnh Nói cách khác giữa chúng có mối quan hệ hữu cơ mật thiết với nhau Sự phân hủy của vật rơi rụng thành các chất khoáng sẽ là nguồn cung cấp dinh dưỡng chủ yếu cho các loài cây Ngoài ra, vật rơi rụng còn là một nhân tố góp phần quan trọng trong phòng hộ rừng Chính vì vậy, việc nghiên cứu vật rơi rụng rừng Luồng sẽ đóng vai trò là cơ sở khoa học chủ yếu trong việc xây dựng các biện pháp phát triển bền vững rừng Luồng
Bên cạnh đó, khi trồng rừng, để nâng cao năng suất và chất lượng thì cần phải có sự tác động của các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp, bón Đất rừng
Vật rơi rụngCây rừng phân chính là một trong những biện pháp kỹ thuật đó Việc dùng phân bón đã được áp dụng từ rất lâu, dựa trên những hiểu biết hóa học về dinh dưỡng thực vật đã góp phần to lớn vào việc tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm Mục đích của bón phân được thể hiện ở một số mặt sau:
- Bù đắp các chất dinh dưỡng cho đất mất đi do nhu cầu sử dụng của cây, duy trì các điều kiện thuận lợi cho việc trồng trọt
- Cải thiện độ phì nhiêu của đất làm cho mức thu hoạch ổn định hơn và tăng khả năng chống chịu của cây trồng với các tác động của điều kiện ngoại cảnh (sâu bệnh, thời tiết khắc nghiệt, )
Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của một số công thức bón phân đến sinh trưởng rừng Luồng là một cơ sở khoa học đề xuất các biện pháp kỹ thuật phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa
Trình tự các bước thực hiện nghiên cứu được thể hiện trong hình 2.2 dưới đây:
Thu thập thông tin, tổng hợp tài liệu cơ bản về khu vực và đối tượng nghiên cứu
Khảo sát tổng thể rừng Luồng trong khu vực nghiên cứu
Lựa chọn địa điểm để bố trí các thí nghiệm thu vật rơi rụng và thí nghiệm bón phân
Xây dựng các OTC điển hình để thu thập số liệu về sinh khối cây cá lẻ, vật rơi rụng, đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần Luồng
Nghiên cứu cấu trúc sinh khối của cây cá lẻ Luồng
Nghiên cứu hàm lượng dinh dưỡng của vật rơi rụng và vật liệu để lại sau khai thác
Nghiên cứu ảnh hưởng của các công thức bón phân đến các chỉ tiêu sinh trưởng rừng Luồng
Xác định sinh khối của lâm phần
Xác định hàm lượng đinh dưỡng bù đắp và mất di của lâm phần Luồng
Xác định được công thức bón phân có ảnh hưởng tốt nhất đến sinh trưởng rừng Luồng Đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi và phát triển rừng
Tiến bộ khoa học kỹ thuật
Hình 2.2: Sơ đồ trình tự các bước nghiên cứu
2.4.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể
2.4.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu sơ cấp
Các thí nghiệm thực hiện trong luận văn thuộc nhiệm vụ: “Nghiên cứu các giải pháp chống thoái hóa, phục hồi và phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa” do TS Đặng Thịnh Triều (Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt
Nam) làm chủ trì Nhiệm vụ này kéo dài trong 33 tháng (từ tháng 4/2009 đến tháng 12/2011) Chính vì vậy, chúng tôi đã sử dụng phương pháp kế thừa để thu thập các thông tin và tài liệu liên quan đến đối tượng cũng như khu vực nghiên cứu Cụ thể:
- Kế thừa các tài liệu, kết quả nghiên cứu, đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và tài nguyên rừng của khu vực nghiên cứu
- Kế thừa các tài liệu liên quan đến phương pháp xác định sinh khối, dinh dưỡng cây rừng
- Kế thừa các tài liệu về phương pháp bố trí thí nghiệm trong xác định lượng vật rơi rụng và bón phân
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu phân loại rừng Luồng ở Thanh Hóa
- Kế thừa kết quả phân tích xác định hàm lượng dinh dưỡng trong các bộ phận thân cây Luồng
2.4.2.2 Phương pháp nghiên cứu sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Luồng
Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Đặng Thịnh Triều (2010), giữa đường kính và chiều cao cây Luồng có mối quan hệ chặt chẽ và được mô phỏng qua phương trình tương quan:
- D1.3: Đường kính cây Luồng tại vị trí 1,3 m (cm)
Mặt khác, do phần thân chiếm tới gần 70% trọng lượng cây Luồng Vì vậy để nghiên cứu sinh khối cây cá thể và lâm phần Luồng, chúng tôi đã chọn phương pháp điều tra sinh khối thông qua cây tiêu chuẩn theo từng cấp kính, cấp tuổi cụ thể như sau:
Trong khu vực nghiên cứu (3 huyện), tiến hành lựa chọn các cây mẫu để xác định sinh khối Chia đường kính cây Luồng theo 4 cấp (trên thị trường, thương gia mua Luồng cũng chia theo các cấp kính này):
- Cấp 1: Luồng có đường kính < 6,5 cm
- Cấp 2: Luồng có đường kính 6,5 – 8,0 cm
- Cấp 3: Luồng có đường kính 8 – 9,5 cm
- Cấp 4: Luồng có đường kính < 9,5 cm Đối với cấp tuổi, chủ yếu nghiên cứu các cây từ 2 đến 4 tuổi (đây là tuổi khai thác chính trong vùng nghiên cứu) Ở mỗi cấp tuổi chặt 30 cây và mỗi cấp kính chặt 10 cây Số lượng cây chặt được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 2.1: Số lượng cây mẫu chặt theo tuổi và cấp kính
Số cây chặt để nghiên cứu sinh khối theo cấp đường kính (cm)
- Phương pháp chặt được áp dụng như người dân địa phương thường làm, cụ thể: Chặt gióng sát mặt đất, sau đó tách riêng thân, cành và lá
- Sinh khối tươi cây cá lẻ được xác định ngay tại hiện trường Sau khi chặt, các bộ phận của cây được tách riêng và cân tại rừng để xác định sinh khối tươi của từng bộ phận Sinh khối của cây cá lẻ Luồng được tính theo tỷ lệ % cho các bộ phận Tổng lượng sinh khối của các bộ phận chính là sinh khối của cây cá lẻ
Mtươi/cây = Mt (t) + Mt (c) + Mt (n) + Mt (l) (2.2) Trong đó:
Mtươi/cây: Tổng sinh khối tươi cây cá lẻ (kg)
Mt(t): Sinh khối tươi thân (kg)
Mt(c): Sinh khối tươi cành (kg)
Mt(l): Sinh khối tươi lá (kg)
Mt(n): Sinh khối tươi ngọn (kg)