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, phản ánh tổng lượng chất hữu cơ của thực vật trong hệ sinh thái Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp vật chất và năng lượng cho hệ sinh thái rừng Nghiên cứu về sinh khối rừng đã bắt đầu từ sớm, với các công trình từ năm 1840 trở về trước, tập trung vào sinh lý thực vật và vai trò của diệp lục trong quá trình quang hợp Các yếu tố tự nhiên như đất, nước, không khí và năng lượng ánh sáng mặt trời đều ảnh hưởng đến việc tạo ra các sản phẩm hữu cơ trong rừng.
Liebig, J (1840) đã lần đầu tiên định lượng tác động của thực vật đến không khí và phát triển thành định luật "tối thiểu" Sau đó, Mitscherlich, E.A (1954) đã mở rộng định luật này 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 phát triển các phương pháp nghiên cứu định lượng và mô hình dự báo sinh khối cây rừng đã được thực hiện từ sớm, với nhiều nghiên cứu áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật như công nghệ viễn thám và hóa học Hiện nay, các nhà khoa học đã xác định sinh khối thông qua các mối quan hệ giữa sinh khối cây với các yếu tố dễ đo đếm như đường kính ngang ngực và chiều cao cây, giúp cải thiện tốc độ và tính kinh tế trong việc dự đoán sinh khối.
Vào năm 1956, các nhà nghiên cứu P.S.Roy, K.G Saxena và D.S Kamat tại Ấn Độ đã ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để điều tra sinh khối và đo lường lượng Carbon trong hệ sinh thái Họ đã sử dụng các công cụ như ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, laze, rada và hệ thống định vị toàn cầu Nghiên cứu của họ mang tên "Đánh giá sinh khối thông qua viễn thám" đã tổng quát hóa vấn đề sản phẩm sinh khối và phương pháp đánh giá sinh khối bằng ảnh vệ tinh (theo Lý Thu Quỳnh, 2007).
- Năm 1963, hai tác giả Aruga và Maidi đã đưa ra phương pháp
Chlorophyll được sử dụng để xác định sinh khối qua hàm lượng của nó trên mỗi đơn vị diện tích đất, vì đây là chỉ số thể hiện khả năng hấp thụ bức xạ quang hợp của hệ sinh thái (Đặng Trung Tấn, 2001).
Năm 1964, tác giả Lieth H đã thể hiện năng suất toàn cầu qua bản đồ năng suất, đồng thời khởi động chương trình sinh học quốc tế “IBP” và chương trình sinh quyển con người “MAB”, góp phần quan trọng vào nghiên cứu sinh khối Giai đoạn này tập trung vào các hệ sinh thái như đồng cỏ, savan, rừng rụng lá và rừng mưa thường xanh.
Sinh khối cây rừng có thể được xác định nhanh chóng thông qua mối liên hệ giữa sinh khối và kích thước cây hoặc từng bộ phận cây theo các hàm toán học Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi tại Bắc Mỹ và Châu Âu (Whittaker, 1966; Tritton và Hornbeck, 1982; Smith và Brand).
Phương pháp xác định sinh khối của bộ phận trên mặt đất đã được sử dụng từ năm 1983, tuy nhiên, việc thu thập rễ cây gặp nhiều khó khăn, dẫn đến việc phương pháp này chủ yếu tập trung vào phần trên mặt đất (Grier và cộng sự - 1981; Reichel – 1991; Burton V.Barnes và cộng sự, 1998).
Tác giả Newbould P.J (1967) đã phát triển phương pháp “cây mẫu” nhằm nghiên cứu sinh khối và năng suất của quần xã từ các ô tiêu chuẩn, phương pháp này sau đó 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]
Năm 1971, tác giả Duyiho đã công bố rằng thực vật biển hàng năm quang hợp tạo ra khoảng 3x10^10 tấn vật chất hữu cơ, trong khi trên mặt đất con số này là 5,3x10^10 tấn Đối với hệ sinh thái rừng nhiệt đới, năng suất chất khô thuần dao động từ 10 - 50 tấn/ha/năm, với trung bình là 20 tấn/ha/năm, và sinh khối chất khô đạt từ 60 - 800 tấn/ha/năm, trung bình là 450 tấn/ha/năm (theo Lê Hồng Phúc, 1996) Cùng năm, tác giả Dajoz cũng đã công bố một số kết quả về năng suất sơ cấp của một số hệ sinh thái.
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 đã công bố công trình "Sinh khối và năng suất sơ cấp rừng thế giới", trong đó tập hợp 600 nghiên cứu về sinh khối khô của thân, cành, lá và các thành phần, sản phẩm sơ cấp từ hơn 1.200 lâm phần thuộc 46 quốc gia.
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, P Shanmughevel và K Francis nghiên cứu sinh khối của Bambusa bambos tại Tamil Nadu, Ấn Độ, cho thấy sinh khối rừng tăng theo tuổi và chủ yếu tập trung ở phần thân, đạt 286 tấn/ha Họ so sánh với sinh khối hàng năm của Bambusa vulgaris ở tuổi 3 và 4 là 7 tấn/ha, và Gigantochloa aspera là 1 tấn/ha (Chinte, 1965) Tại Malaysia, sinh khối trên mặt đất của Gantochloa scortechnii là 72 tấn/ha ở rừng tự nhiên và 36 tấn/ha ở rừng trồng tuổi 3 (Othman, 1992) Đối với các loài cây trồng nhanh như Eucalyptus glubus, sinh khối đạt 8 tấn/ha ở tuổi 4.
(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
Nghiên cứu của tác giả Anand Narain Singh (1998) chỉ ra rằng tổng sinh khối của loài Dendrocalamus strictus ở rừng trồng 3 tuổi đạt khoảng 46,9 tấn/ha và 74,4 tấn/ha ở rừng 5 tuổi, với 35% là sinh khối dưới mặt đất Ngoài ra, sinh khối của các loài tre trồng trên đất mỏ cao hơn so với các nghiên cứu trước, đạt khoảng 30 - 49 tấn/ha Ở một số khu vực khác, sinh khối trên mặt đất được xác định từ 0,8 đến 24 tấn/ha (Veblen et al., 1980; Taylor và Zisheng, 1987; Rao và Ramakrishnan, 1989; Tripathi và Singh, 1996) Đặc biệt, sinh khối trên mặt đất của loài Sasa kurilensis ở Nhật Bản là 90 tấn/ha (Oshima, 1961) và Chusquea culeou ở San Pablo, Andes lên tới 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 chu trình dinh dưỡng trong rừng Bambusa bambos, cho thấy hàm lượng dinh dưỡng tăng theo tuổi cây Đối với lá, hàm lượng dinh dưỡng giảm dần theo thứ tự N>K>Mg>Ca>P, trong khi ở thân, cành và thân ngầm là K>N>Mg>Ca>P So với các nghiên cứu trước về sự hấp thu và hoàn trả dinh dưỡng ở loài Pinus patula, Dalbergia sissoo, Eucalyptus grandis và Eucalyptus globulus, Bambusa bambos có lượng dinh dưỡng hoàn trả lớn hơn nhiều Tuy nhiên, lượng dinh dưỡng được sử dụng trong tổng số dinh dưỡng hoàn trả lại không cao, với cây tuổi 4, Nitơ có 89% được hoàn trả và chỉ 11% được đất hấp thụ, tương tự với P (90% hoàn trả và 10% hấp thụ); đối với K, Ca, Mg, hoàn trả lần lượt là 91%, 89%, 89% và đất hấp thụ là 9%, 11%, 11%.
Nghiên cứu của Shanmughavel (2000) về dinh dưỡng hoàn trả cho đất trong rừng Bambusa bambos tại Ấn Độ cho thấy hàm lượng N, P, K, Ca, và Mg tăng theo độ tuổi của rừng Cụ thể, rừng 4 tuổi có hàm lượng các nguyên tố này lần lượt là 120, 10, 101, 60 và 66 kg/ha; rừng 5 tuổi đạt 141, 13, 121, 72 và 79 kg/ha; và rừng 6 tuổi có hàm lượng là 184, 16, 183, 91 và 96 kg/ha.
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 sinh khối rừng ở Việt Nam đã bắt đầu muộn và còn thiếu hệ thống, nhưng những kết quả ban đầu đã đạt được những thành tựu quan trọng Các nghiên cứu này đã góp phần áp dụng hiệu quả các phương pháp xác định sinh khối cho các loại rừng hiện nay.
Vào năm 1986, Hoàng Mạnh Trí đã thực hiện nghiên cứu "Sinh khối và năng suất rừng Đước", trong đó ông áp dụng phương pháp "cây mẫu" để phân tích năng suất và sinh khối của các quần xã rừng Đước đôi (Zhizophora apiculata) tại rừng ngập mặn ven biển Minh Hải Nghiên cứu này đã đóng góp quan trọng cho lý thuyết và thực tiễn về hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển ở Việt Nam.
Năm 1996, Lê Hồng Phúc đã thực hiện nghiên cứu về sự sinh trưởng và năng suất của rừng Thông ba lá (Pinus keysia Royle ex Gordon) tại Đà Lạt - Lâm Đồng Nghiên cứu đã chỉ ra quy luật tăng trưởng sinh khối và cấu trúc thành phần của sinh khối thân cây, bao gồm tỷ lệ sinh khối tươi và khô của các bộ phận như thân, cành, lá, rễ, cũng như lượng rụng và tổng sinh khối của cá thể và quần thể rừng Thông ba lá.
Vũ Văn Thông (1998) trong 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 đóng góp quan trọng vào việc nghiên cứu và xây dựng mô hình xác định sinh khối của Keo lá tràm Công trình này cũng đã lập ra các bảng tra sinh khối tạm thời, phục vụ hiệu quả cho công tác điều tra kinh doanh rừng.
Hoàng Văn Dưỡng (2000) đã nghiên cứu loài Keo lá tràm và xác định mối quan hệ giữa các chỉ tiêu sinh khối với kích thước của cây, cũng như giữa sinh khối tươi và sinh khối khô của các bộ phận thân cây Nghiên cứu đã lập biểu đồ sinh khối và ứng dụng biểu xác định sinh khối cho cây cá lẻ và lâm phần Keo lá tràm.
Đỗ Như Chiến (2000) trong 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 phát triển các biểu mẫu chuyên dụng phục vụ cho việc điều tra và kinh doanh rừng Luồng Tác giả cũng chỉ ra rằng tổng lượng sinh khối của thân cây có mối liên hệ chặt chẽ với các yếu tố điều tra như đường kính (D) và chiều cao (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) đã nghiên cứu và áp dụng biểu quá trình sinh trưởng cùng với biểu Biomass để tính toán sinh khối rừng Kết quả cho thấy, ở cấp đất III, với tuổi chặt 60, đường kính D = 40 cm, chiều cao H = 27,6 m, thể tích G = 48,3 m³/ha, và khối lượng M = 586 m³/ha, tỷ lệ khối lượng khô/tươi của cây lớn đạt 53,2% Hệ số chuyển đổi từ thể tích thân cây sang toàn cây là 1,3736, dựa trên tỷ lệ ổn định 72,8% khi cây đạt tuổi trưởng thành Biomass thân cây khô tuyệt đối được tính là 586 x 0,53211,75 tấn, trong khi Biomass toàn rừng đạt 311,75 x 1,3736 = 428,2 tấn Nếu tính theo biểu Biomass, giá trị này là 434,2 tấn, với sai số giữa hai phương pháp chỉ là 1,4%, cho thấy mức sai số này là chấp nhận được.
Kể từ khi Cơ chế phát triển sạch được thông qua, ngành lâm nghiệp Việt Nam đã có cơ hội mới, dẫn đến sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học đối với nghiên cứu sinh khối rừng Một số kết quả nghiên cứu đáng chú ý đã được công bố.
Theo nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Dũng (2005), rừng trồng Thông mã vĩ thuần loài 20 tuổi có tổng sinh khối tươi đạt từ 321,7 đến 495,4 tấn/ha, tương đương với sinh khối khô từ 173,4 đến 266,2 tấn Trong khi đó, rừng Keo lá tràm trồng thuần loài 15 tuổi có tổng sinh khối tươi dao động từ 251,1 đến 433,7 tấn/ha, với sinh khối khô thân đạt từ 132,2 đến 223,4 tấn/ha.
Vũ Tấn Phương (2006) đã nghiên cứu sinh khối cây bụi thảm tươi tại Đà Bắc - Hòa Bình và một số khu vực ở Thanh Hóa, cho thấy sinh khối tươi biến động rõ rệt giữa các loại thảm Cụ thể, lau lách có sinh khối tươi cao nhất, đạt khoảng 104 tấn/ha, tiếp theo là trảng cây bụi cao từ 2 - 3 m với sinh khối tươi khoảng 61 tấn/ha Các loại cỏ như cỏ lá tre, cỏ tranh và cỏ chỉ có sinh khối biến động từ 22 - 31 tấn/ha Trong khi đó, lau lách cũng dẫn đầu về sinh khối khô.
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) trong nghiên cứu về sinh khối và khả năng hấp thụ Carbon của rừng Mỡ (Manglietia conifera Dandy) tại Tuyên Quang và Phú Thọ đã chỉ ra rằng cấu trúc sinh khối của cây Mỡ bao gồm 4 phần: thân, cành, lá và rễ, với tỷ lệ sinh khối tươi lần lượt là 60%, 8%, 7% và 24% Tổng sinh khối tươi của một hectare rừng Mỡ dao động từ 53,440 đến 30,9689 tấn/ha, trong đó 86% là sinh khối của tầng cây gỗ, 6% là sinh khối của cây bụi thảm tươi và 8% là sinh khối của vật rơi rụng.
Nghiên cứu của Nguyễn Duy Kiên (2007) về khả năng hấp thụ carbon của rừng trồng Keo tai tượng (Acacia mangium) tại Tuyên Quang cho thấy sinh khối tươi trong các bộ phận của cây có tỷ lệ ổn định Cụ thể, sinh khối tươi ở tầng cây cao chiếm tỷ trọng lớn nhất từ 75 - 79%, tiếp theo là sinh khối cây bụi thảm tươi với tỷ trọng 17 - 20%, và sinh khối vật rơi rụng chiếm 4 - 5%.
1.2.1.2 Những nghiên cứu về dinh dưỡng rừng Luồng
Nghiên cứu về ảnh hưởng của rừng trồng Luồng đến tính chất đất cho thấy rừng trồng Luồng với thời gian kinh doanh dài có thể giảm độ phì của đất Cụ thể, nghiên cứu tại Lanh Chánh (Thanh Hoá) cho thấy, khi trồng rừng Luồng với mật độ 300 bụi/ha trên đất phiến thạch sét và phiến thạch mica, độ phì của lớp đất 0 - 10 cm giảm rõ rệt sau 5 năm, với hàm lượng mùn giảm từ 5,78% xuống 4,48% và hàm lượng N tổng số từ 0,31% xuống 0,22% Ngược lại, đất dưới rừng trồng Luồng hỗn loài với cây gỗ họ đậu như Lim xanh và Lim xẹt (mật độ 200 cây/ha) cho thấy tác dụng hạn chế sự thoái hóa đất, với hàm lượng mùn giảm nhẹ từ 5,78% xuống 5,24% và hàm lượng N tổng số giảm từ 0,31% xuống 0,29% sau 5 năm Điều này chứng tỏ rằng rừng trồng hỗn loài Luồng và cây bản địa có hiệu quả trong việc duy trì độ phì của lớp đất tầng mặt.
Nghiên cứu của Hoàng Văn Thắng (2008) về tính chất đất dưới tán rừng trồng Luồng thuần loài và hỗn giao ở Ngọc Lặc - Thanh Hóa và Cao Phong - Hòa Bình cho thấy rằng pH của đất dưới rừng trồng Luồng thuần loài thấp hơn so với rừng trồng hỗn loài cây lá rộng bản địa Điều này chỉ ra rằng đất tầng mặt dưới rừng Luồng thuần loài có tính axit cao hơn so với đất dưới rừng hỗn loài ở cả hai khu vực Cao Phong và Ngọc Lặc Các chỉ số khác như hàm lượng mùn và đạm tổng số cũng cần được xem xét để đánh giá toàn diện về tính chất đất trong các loại rừng này.
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]
Tổng hợp các nghiên cứu về sinh khối và dinh dưỡng rừng cho thấy, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện với nhiều loại cây rừng khác nhau, mang lại ý nghĩa thực tiễn cho kinh doanh rừng Tuy nhiên, nghiên cứu cụ thể về cây Luồng mới chỉ được thực hiện ở nước ngoài và đạt được kết quả nhất định, nhưng vẫn chưa được đề cập nhiều 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 lượng dinh dưỡng từ vật rơi rụng và vật liệu khai thác là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về sự hoàn trả dinh dưỡng cho đất Điều này giúp dự đoán nhu cầu dinh dưỡng của rừng Luồng, từ đó có những biện pháp quản lý và bảo vệ rừng hiệu quả hơn.
- 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 thực hiện tại ba huyện: Ngọc Lặc, Lang Chánh và Bá Thước Trong khi đó, việc nghiên cứu về vật rơi rụng và các thí nghiệm bón phân chỉ được tiến hành tại huyện Bá Thước.
Giới hạn nội dung nghiên cứu
Đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu sinh khối Luồng trên mặt đất của cây cá lẻ và lâm phần, mà không xem xét sinh khối Luồng dưới mặt đất.
Đề tài này không đánh giá lượng dinh dưỡng mà luồng hấp thụ hay lượng dinh dưỡng mất đi do rửa trôi, bốc hơi, cũng như tốc độ phân hủy của vật rơi rụng Ngoài ra, nghiên cứu cũng không xem xét lượng dinh dưỡng bổ sung cho đất từ các nguồn khác như cây có khả năng cố định đạm, phong hóa từ đá, và thực bì sau khi chăm sóc Thay vào đó, nội dung chỉ tập trung vào hàm lượng dinh dưỡng, đặc biệt là Nitơ (N).
P, K và Ca là các chất đa lượng trong cơ thể thực vật.
Nội dung nghiên cứu
Dựa trên mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu đã được xác định, đề tài sẽ tiến hành nghiên cứu một số nội dung chính sau đây.
- 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, thực vật cần hấp thụ các loại dinh dưỡng từ đất để tồn tại Khi lượng dinh dưỡng này bị mất đi, thực vật sẽ trả lại một phần thông qua vật rơi rụng, góp phần vào chu trình tuần hoàn vật chất trong hệ sinh thái.
Hình 2.1: Chu trình vật chất hệ sinh thái rừng
Vật rơi rụng là một phần quan trọng trong hệ sinh thái rừng, đóng vai trò trung gian trong chu trình tuần hoàn vật chất Nó không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng đất rừng mà còn phụ thuộc vào các yếu tố thực vật và ngoại cảnh Sự phân hủy của vật rơi rụng cung cấp dinh dưỡng thiết yếu cho cây cối và góp phần bảo vệ rừng Do đó, nghiên cứu vật rơi rụng trong rừng Luồng là cơ sở khoa học quan trọng cho việc phát triển bền vững rừng Luồng.
Để nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng, cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp và chú trọng đến việc bón đất rừng.
Cây rừng phân chính là một biện pháp kỹ thuật quan trọng trong nông nghiệp, giúp tăng cường dinh dưỡng cho thực vật Việc sử dụng phân bón đã được áp dụng từ lâu, dựa trên hiểu biết hóa học, góp phần nâng cao sản lượng và chất lượng sản phẩm Mục đích của việc bón phân không chỉ nhằm cải thiện năng suất mà còn đảm bảo sự phát triển bền vững cho cây trồng.
- 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 giúp ổn định mức thu hoạch và tăng cường khả năng chống chịu của cây trồng trước các tác động từ môi trường như sâu bệnh và thời tiết khắc nghiệt.
Nghiên cứu ảnh hưởng của các công thức bón phân đến sinh trưởng rừng Luồng tại Thanh Hóa là cơ sở khoa học quan trọng để đề xuất các biện pháp kỹ thuật nhằm phát triển bền vững loại rừng này.
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 là một phương pháp hiệu quả để thu thập số liệu về sinh khối cây cá lẻ và vật rơi rụng Đồng thời, việc này cũng giúp đo đếm các chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần Luồng, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý và phát triển bền vững rừng.
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 công thức bón phân tối ưu có tác động tích cực đến sự sinh trưởng của rừng Luồng là rất quan trọng Bên cạnh đó, việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm phục hồi và phát triển rừng sẽ góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và bảo vệ tài nguyên 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
Trong luận văn “Nghiên cứu các giải pháp chống thoái hóa, phục hồi và phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa”, các thí nghiệm được thực hiện nhằm tìm ra các biện pháp hiệu quả để bảo vệ và phát triển rừng Luồng Nghiên cứu này do TS Đặng Thịnh Triều từ Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam thực hiện, với mục tiêu nâng cao giá trị bền vững của rừng Luồng tại khu vực.
Nam làm chủ trì trong nhiệm vụ kéo dài 33 tháng từ tháng 4/2009 đến tháng 12/2011 Chúng tôi đã áp dụng phương pháp kế thừa để thu thập thông tin và tài liệu liên quan đến đối tượng và khu vực nghiên cứu.
- 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 nghiên cứu của Đặng Thịnh Triều (2010), có sự liên hệ chặt chẽ giữa đường kính và chiều cao của cây Luồng, được mô phỏng qua một phương trình tương quan.
- D1.3: Đường kính cây Luồng tại vị trí 1,3 m (cm)
Phần thân của cây Luồng chiếm gần 70% trọng lượng, vì vậy để nghiên cứu sinh khối của cây cá thể và lâm phần Luồng, chúng tôi đã áp dụng phương pháp điều tra sinh khối thông qua cây tiêu chuẩn theo từng cấp kính và cấp tuổi cụ thể.
Trong khu vực nghiên cứu gồm 3 huyện, chúng tôi đã tiến hành chọn các cây mẫu để xác định sinh khối Đường kính cây Luồng được phân chia thành 4 cấp, tương ứng với cách mà các thương gia trên thị trường thường áp dụng.
- 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 bao gồm các cây có đường kính nhỏ hơn 9,5 cm, chủ yếu tập trung vào các cây từ 2 đến 4 tuổi, đây là độ tuổi khai thác chính trong khu vực nghiên cứu Mỗi cấp tuổi sẽ chặt 30 cây, trong khi mỗi cấp kính chặt 10 cây, và số lượng cây chặt được sẽ được trình bày trong bảng dưới đây.
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 của cây cá lẻ được xác định ngay tại hiện trường bằng cách tách riêng và cân các bộ phận của cây sau khi chặt Mỗi bộ phận được tính toán theo tỷ lệ phần trăm để xác định sinh khối tươi Tổng sinh khối của cây cá lẻ Luồng là tổng hợp sinh khối của các bộ phận chính.
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)