Tổng quan nghiên cứu

Đất là thành phần thiết yếu của hệ sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp nước và chất dinh dưỡng cho cây trồng, từ đó tác động đến sự sinh trưởng và phát triển của thảm thực vật. Tại xã Ayun, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai, với độ che phủ rừng trung bình khoảng 30%, chủ yếu là rừng thứ sinh nghèo và rừng trồng phòng hộ, tình trạng thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô và xói mòn đất mạnh vào mùa mưa đã làm giảm năng suất cây trồng và đe dọa khả năng cung cấp lương thực. Ba loại cây trồng chính gồm Bạch đàn đỏ, Bời lời đỏ và Thông ba lá đang được phát triển nhưng năng suất còn thấp, rừng tự nhiên phục hồi chậm hơn so với một số vùng khác.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định các tính chất lý học và hóa học của đất dưới các trạng thái thảm thực vật chủ yếu tại xã Ayun, nhằm làm cơ sở đề xuất các giải pháp cải thiện tính chất đất và quản lý bền vững tài nguyên đất. Nghiên cứu tập trung vào độ sâu 0-30 cm, khảo sát 6 trạng thái thảm thực vật gồm rừng tự nhiên giàu, rừng tự nhiên nghèo, rừng Khộp, rừng Bạch đàn đỏ Urophylla, rừng Thông ba lá và trảng cỏ cây bụi. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá tiềm năng sản xuất đất dưới tán rừng, hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất và lựa chọn loài cây trồng phù hợp, góp phần nâng cao chất lượng rừng và phát triển kinh tế nông-lâm nghiệp địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết thổ nhưỡng học và sinh thái rừng, trong đó:

  • Lý thuyết Dokuchaev (1879): Đất hình thành dưới tác động tổng hợp của khí hậu, đá mẹ, địa hình, sinh vật và thời gian địa chất, trong đó thảm thực vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất.
  • Mô hình mối quan hệ đất-thảm thực vật: Thảm thực vật ảnh hưởng đến độ phì đất thông qua lượng vật rơi rụng, hàm lượng chất hữu cơ và các quá trình sinh hóa trong đất.
  • Khái niệm độ phì đất: Độ phì đất là chỉ tiêu quan trọng phản ánh khả năng cung cấp dinh dưỡng và ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng cây trồng, chịu tác động bởi các yếu tố vật lý, hóa học và sinh học của đất.
  • Các khái niệm chính bao gồm: thành phần cơ giới đất, độ pH, hàm lượng chất hữu cơ tổng số (OM%), đạm tổng số (N%), tỷ lệ C/N, trữ lượng chất hữu cơ và đạm trong đất, độ xốp, dung trọng và tỷ trọng đất.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu thu thập từ 18 ô tiêu chuẩn (OTC) tại 6 trạng thái thảm thực vật khác nhau ở xã Ayun, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai. Mỗi trạng thái được khảo sát 3 ô tiêu chuẩn, riêng trảng cỏ cây bụi cũng được khảo sát 3 ô để đối chứng.
  • Phương pháp chọn mẫu: Lập ô tiêu chuẩn theo hình chữ nhật, kích thước tùy thuộc vào trạng thái rừng (rừng trồng 500 m², rừng tự nhiên 1000 m², trảng cỏ 100 m²). Trên mỗi ô tiến hành đo đếm cây cao, cây bụi thảm tươi, vật rơi rụng và đào phẫu diện đất.
  • Phân tích trong phòng thí nghiệm: Mẫu đất được phân tích các chỉ tiêu lý hóa theo tiêu chuẩn TCVN và phương pháp chuẩn như xác định tỷ trọng, dung trọng, độ xốp, thành phần cơ giới, pH, hàm lượng chất hữu cơ, đạm tổng số, đạm dễ tiêu, lân và kali dễ tiêu.
  • Phương pháp phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Excel 2010 và SPSS 16 để xử lý số liệu, phân tích thống kê và xây dựng báo cáo. Thời gian nghiên cứu tập trung trong năm 2015 với thu thập số liệu ngoại nghiệp và phân tích mẫu đất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Cấu trúc thảm thực vật và trữ lượng rừng:

    • Rừng tự nhiên giàu có trữ lượng trung bình 211,8 m³/ha, đường kính bình quân 36,8 cm, chiều cao 14,3 m, độ tàn che 0,7-0,8.
    • Rừng tự nhiên nghèo trữ lượng 80,5 m³/ha, đường kính 12,98 cm, chiều cao 11,3 m, độ tàn che 0,4-0,6.
    • Rừng trồng Bạch đàn đỏ và Thông ba lá có trữ lượng lần lượt 72,4 m³/ha và 81 m³/ha, mật độ cây cao (1490 và 1500 cây/ha).

  2. Lớp cây bụi thảm tươi và vật rơi rụng:

    • Lượng vật rơi rụng tươi cao nhất ở rừng giàu với 13,6 tấn/ha, tiếp theo rừng nghèo 9,3 tấn/ha, thấp nhất ở trảng cỏ cây bụi 0,9 tấn/ha.
    • Độ che phủ cây bụi thảm tươi đạt 95% ở rừng giàu, 40% ở rừng Bạch đàn đỏ, 90% ở trảng cỏ cây bụi.

  3. Tính chất hình thái phẫu diện đất:

    • Tầng đất A dày nhất ở rừng giàu (36 cm), màu nâu đen, đất tơi xốp, thành phần cơ giới thịt nhẹ đến trung bình, đá lẫn 7-10%.
    • Các trạng thái khác có tầng A mỏng hơn (20-22 cm), màu sắc đất nhạt hơn, đá lẫn từ 2-20%, độ dốc từ 15° đến 30°.

  4. Tính chất lý học đất:

    • Thành phần cơ giới đất chủ yếu là thịt nhẹ đến trung bình với tỷ lệ hạt sét từ 15,3% (trảng cỏ cây bụi) đến 28,85% (rừng giàu).
    • Dung trọng đất thấp nhất ở rừng giàu (0,98 g/cm³), cao nhất ở rừng Bạch đàn đỏ (1,62 g/cm³).
    • Độ xốp đất cao nhất ở rừng giàu (57,21%), thấp nhất ở rừng Bạch đàn đỏ (41,09%).
    • Độ ẩm đất dao động từ 25,62% (rừng giàu) đến 13,47% (rừng Bạch đàn đỏ).

  5. Tính chất hóa học đất:

    • Độ pH đất dao động từ 3,03 (trảng cỏ cây bụi) đến 4,7 (rừng giàu), thuộc nhóm đất chua đến chua mạnh.
    • Hàm lượng chất hữu cơ tổng số (OM%) và đạm tổng số (N%) cao hơn ở rừng tự nhiên giàu so với các trạng thái khác.
    • Tỷ lệ C/N và trữ lượng chất hữu cơ, đạm trong đất cũng phản ánh sự khác biệt rõ rệt giữa các trạng thái thảm thực vật.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy thảm thực vật có ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất đất tại khu vực xã Ayun. Rừng tự nhiên giàu với độ che phủ cao và lượng vật rơi rụng lớn tạo điều kiện tích lũy mùn, giữ ẩm và cải thiện kết cấu đất, dẫn đến dung trọng thấp, độ xốp cao và hàm lượng chất hữu cơ phong phú. Ngược lại, các trạng thái rừng trồng như Bạch đàn đỏ có dung trọng cao, độ xốp thấp và đất chua hơn, phản ánh sự suy giảm độ phì do thảm thực vật đơn điệu và lượng vật rơi rụng thấp.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả phù hợp với nhận định rằng thảm thực vật đa dạng và giàu có góp phần nâng cao độ phì đất thông qua chu trình vật rơi rụng và hoạt động vi sinh vật đất. Độ pH thấp ở các trạng thái rừng trồng và trảng cỏ cây bụi cho thấy cần có biện pháp cải tạo đất để phù hợp với sinh trưởng cây trồng. Các biểu đồ về tỷ lệ cấp hạt, dung trọng, độ xốp và pH có thể minh họa rõ sự khác biệt giữa các trạng thái thảm thực vật, giúp trực quan hóa ảnh hưởng của thảm thực vật đến tính chất đất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường bảo vệ và phục hồi rừng tự nhiên giàu

    • Mục tiêu: duy trì độ che phủ ≥ 70%, tăng lượng vật rơi rụng và hàm lượng mùn trong đất.
    • Thời gian: 5 năm.
    • Chủ thể: Ban quản lý rừng, chính quyền địa phương, cộng đồng dân cư.

  2. Áp dụng kỹ thuật cải tạo đất cho rừng trồng

    • Bón vôi để điều chỉnh độ pH đất, bổ sung phân hữu cơ nhằm tăng hàm lượng chất hữu cơ và cải thiện độ xốp.
    • Thời gian: triển khai ngay và theo dõi định kỳ 3 năm.
    • Chủ thể: Nông lâm nghiệp địa phương, các hộ trồng rừng.

  3. Phát triển lớp cây bụi thảm tươi dưới tán rừng trồng

    • Trồng xen các loài cây bụi bản địa có khả năng cung cấp vật rơi rụng phong phú, cải thiện vi sinh vật đất.
    • Thời gian: 3 năm.
    • Chủ thể: Các tổ chức nghiên cứu, nông dân, chính quyền.

  4. Giám sát và quản lý độ dốc, chống xói mòn đất

    • Xây dựng các công trình thủy lợi nhỏ, bờ rãnh, trồng cây chắn gió và che phủ đất nhằm giảm xói mòn.
    • Thời gian: 2 năm.
    • Chủ thể: Ban quản lý rừng, chính quyền địa phương.

  5. Tuyên truyền, đào tạo nâng cao nhận thức cộng đồng

    • Tổ chức các lớp tập huấn về quản lý đất bền vững, kỹ thuật trồng rừng và bảo vệ môi trường.
    • Thời gian: liên tục.
    • Chủ thể: Sở Nông nghiệp, các tổ chức phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý tài nguyên rừng và đất đai

    • Lợi ích: Cơ sở khoa học để xây dựng chính sách quản lý, quy hoạch sử dụng đất và bảo vệ rừng bền vững.
    • Use case: Lập kế hoạch phục hồi rừng, đánh giá tiềm năng đất đai.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Lâm học, Thổ nhưỡng

    • Lợi ích: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, số liệu thực nghiệm và phân tích tính chất đất dưới các trạng thái thảm thực vật.
    • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu, luận văn thạc sĩ, tiến sĩ.

  3. Nông dân và chủ rừng trồng

    • Lợi ích: Hiểu rõ ảnh hưởng của thảm thực vật đến đất, áp dụng kỹ thuật cải tạo đất và chọn cây trồng phù hợp.
    • Use case: Tăng năng suất rừng trồng, cải thiện chất lượng đất.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và cơ quan phát triển nông lâm nghiệp

    • Lợi ích: Cơ sở để thiết kế các chương trình hỗ trợ phát triển bền vững, bảo vệ môi trường và nâng cao sinh kế cộng đồng.
    • Use case: Triển khai dự án bảo vệ đất, phục hồi rừng và phát triển kinh tế địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao thảm thực vật ảnh hưởng đến tính chất đất?
    Thảm thực vật cung cấp vật rơi rụng làm tăng hàm lượng chất hữu cơ, cải thiện kết cấu đất, giữ ẩm và điều chỉnh pH, từ đó ảnh hưởng đến độ phì và khả năng sinh trưởng của cây trồng.

  2. Độ pH đất ảnh hưởng thế nào đến sinh trưởng cây rừng?
    Độ pH đất ảnh hưởng đến khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây. Đất quá chua hoặc quá kiềm đều làm giảm hiệu quả hấp thu, gây stress cho cây. Ví dụ, đất chua mạnh ở trảng cỏ cây bụi (pHKCl ~3,03) không phù hợp với nhiều loài cây trồng.

  3. Làm thế nào để cải thiện độ phì của đất dưới rừng trồng?
    Có thể bón vôi để điều chỉnh pH, bổ sung phân hữu cơ để tăng hàm lượng chất hữu cơ, phát triển lớp cây bụi thảm tươi để tăng vật rơi rụng và cải thiện hoạt động vi sinh vật đất.

  4. Tại sao dung trọng đất lại khác nhau giữa các trạng thái thảm thực vật?
    Dung trọng phụ thuộc vào kết cấu đất, hàm lượng chất hữu cơ và mức độ nén chặt. Rừng tự nhiên giàu có nhiều mùn và đất tơi xốp nên dung trọng thấp, trong khi rừng trồng đơn điệu có dung trọng cao do đất bị nén chặt và ít chất hữu cơ.

  5. Tại sao cần giám sát độ dốc và chống xói mòn đất?
    Địa hình đồi núi với độ dốc lớn dễ gây xói mòn, làm mất tầng đất mặt giàu dinh dưỡng, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng và bền vững đất đai. Các biện pháp chống xói mòn giúp bảo vệ đất và duy trì độ phì.

Kết luận

  • Đất dưới các trạng thái thảm thực vật tại xã Ayun có tính chất lý hóa khác biệt rõ rệt, phản ánh ảnh hưởng của thảm thực vật đến độ phì đất.
  • Rừng tự nhiên giàu có độ che phủ cao, lượng vật rơi rụng lớn, tạo điều kiện tích lũy mùn, giữ ẩm và cải thiện kết cấu đất tốt nhất.
  • Rừng trồng như Bạch đàn đỏ và Thông ba lá có dung trọng cao, độ xốp thấp và đất chua hơn, cần có biện pháp cải tạo đất phù hợp.
  • Các giải pháp kỹ thuật và quản lý bền vững cần được triển khai nhằm nâng cao chất lượng đất và hiệu quả sản xuất nông-lâm nghiệp.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch, bảo vệ và phát triển rừng tại khu vực, góp phần phát triển kinh tế xã hội địa phương.

Hành động tiếp theo: Triển khai các biện pháp cải tạo đất, tăng cường bảo vệ rừng tự nhiên và phát triển lớp cây bụi thảm tươi. Khuyến khích các bên liên quan tham gia giám sát và quản lý tài nguyên đất-rừng bền vững.