Đặt vấn đề Ở thực vật có mạch, rễ (root) là một cơ quan của một cây thông thường nằm dưới mặt đất (khi so sánh với thân), tuy nhiên nó vẫn có ngoại lệ, chẳng hạn ở một số loài có rễ mọc lên trên mặt đất (rễ khí) hoặc mọc lên trên mặt nước (thông khí). Rễ có hai chức năng chính là: Hấp thụ nước và các chất dinh dưỡng vô cơ; giữ cho cây ổn định và bám chặt vào đất. Rễ cũng đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp Cytokinin, một dạng hoocmôn tăng trưởng của thực vật, một trong các nhu cầu để phát triển các chồi và cành cây. Gần đây các nhà khoa học mới tìm ra một tác dụng quan trọng của rễ, cung cấp chất dinh dưỡng cho đất.
Rễ nhỏ (fine root) là những rễ có đường kính nhỏ hơn 2 mm, thời gian sinh trưởng ngắn khi chết đi chúng phân hủy thành các chất hữu cơ cung cấp cho đất. Mặc dù sinh khối rễ nhỏ đóng góp ít hơn 1,5% tổng số sinh khối trong các khu rừng, tuy nhiên sinh khối rễ nhỏ có thể lên tới một phần ba sinh khối sơ cấp của cả khu rừng. Trong một khu rừng lượng dinh dưỡng và Carbon rễ nhỏ cung cấp cho đất bằng hoặc có thể hơn so với cành rơi, lá rụng. Mỗi trạng thái rừng với thành phần loài khác nhau có thành phần rễ nhỏ khác nhau.
Vì vậy, xác định sinh khối rễ nhỏ giúp ta có được tiêu chuẩn để đánh giá khả năng, năng suất vật chất hữu cơ phân hủy cung cấp cho đất. Tại Việt Nam, những nghiên cứu về lĩnh vực này còn ít được tiến hành đối với hệ sinh thái rừng phục hồi tự nhiên nói riêng và với hệ sinh thái rừng nói chung. Bên cạnh đó, việc áp dụng những kiến thức học được để áp dụng giải quyết những vấn đề thực tiễn cụ thể là rất quan trọng, qua đó tôi có thể e 2 thực hành những phương pháp đã được học, cũng như bước đầu làm quen với hoạt động nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực nông lâm nghiệp. Trước thực tiễn đó, tôi tiến hành thực hiện nghiên cứu đề tài: “Xác định sinh khối rễ nhỏ tại rừng trồng Mỡ (Manglietia conifera) tại xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn” nhằm xác định được sinh khối rễ nhỏ và khả năng phân hủy thành các chất dinh dưỡng cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá động thái và các quá trình xảy ra trong hệ sinh thái rừng trồng Mỡ tại xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn từ đó góp phần cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá động thái và các quá trình xảy ra trong hệ sinh thái rừng phục hồi tự nhiên.
Mục đích nghiên cứu Góp phần làm sáng tỏ giá trị về mặt môi trường của hệ sinh thái rừng nói chung và của rễ nhỏ của quần xã thực vật nói riêng. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được một số đặc điểm của rừng trồng Mỡ tại xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn. - Xác định được sinh khối rễ nhỏ của rừng trồng Mỡ tại xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn. - Xác định lượng Carbon tích lũy trong rễ nhỏ của rừng trồng Mỡ tại xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học Qua quá trình thực hiện đề tài giúp sinh viên củng cố phương pháp nghiên cứu khoa học, giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã được học trong trường vào công tác nghiên cứu khoa học và thực tiễn sản xuất lâm nghiệp một cách có hiệu quả. Sau khi thực hiện nghiên cứu đề tài này, sinh viên có khả năng lập kế hoạch nghiên cứu hợp lí, tổng hợp, phân tích và đánh giá kết e 3 quả, cũng như viết một báo cáo nghiên cứu, một phần việc quan trọng cho công việc trong tương lai. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất Nhằm xác định được sinh khối rễ nhỏ và khả năng phân hủy thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho đất, từ đó góp phần cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá động thái và các quá trình xảy ra trong hệ sinh thái rừng trồng Mỡ tại xã Chu Hương, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
e 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2. Cơ sở khoa học Rễ là một cơ quan của một cây thông thường nằm dưới mặt đất (khi so sánh với thân), rễ cây có khả năng đâm sâu, lan rộng trong lòng đất để chủ động tìm nguồn nước và chất dinh dưỡng nuôi cây, khả năng này thể hiện ở tính hướng nước và hướng hoá của rễ. Rễ cây có thể đâm sâu 1,5 – 2 m, có loại rễ đâm sâu 5 – 10 m, rễ cây thường lan rộng gấp 2 - 3 lần tán lá của cây. Thông thường rễ cây nằm dưới mặt đất, tuy nhiên nó vẫn có ngoại lệ, chẳng hạn ở một số loài có rễ mọc lên trên mặt đất (rễ khí) hoặc mọc lên trên mặt nước (thông khí).
Rễ có hai chức năng chính là: Hấp thụ nước và các chất dinh dưỡng vô cơ, giữ cho cây ổn định và bám chặt vào đất. Rễ cũng đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp Cytokinin, một dạng hooc môn tăng trưởng của thực vật, một trong các nhu cầu để phát triển các chồi và cành cây. Tình hình nghiên cứu ở trong và ngoài nước 2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Ammer và Wagner (2005) nghiên cứu tại rừng Thông Na uy đã chỉ ra sử dụng phương pháp mô hình hóa để xác định sinh khối rễ nhỏ sẽ đạt được 62 đến 72% so với kết quả xác định sinh khối rễ nhỏ bằng phương pháp ống dung trọng [11].
Katrin Heinsoo và cộng sự (2009) nghiên cứu tại hai loại rừng trồng (Salix viminalis và Salix dasyclados) kết quả cho thấy sinh khối rễ nhỏ chiếm từ 39 - 54%) sinh khối rễ ở tầng đất 0 - 10 cm [12]. Roger và cộng sự (2003) nghiên cứu động thái của rễ nhỏ ở rừng Sồi tại Alaska, đã chỉ ra năng suất rễ nhỏ hàng năm đạt 228 ± 75g sinh khối/m2/năm, chiếm khoảng 56% so với năng suất của phần trên mặt đất [14]. e 5 Jiménez và cộng sự (2009) nghiên cứu động thái rễ nhỏ trong các loại đất rừng tại khu vực Amazôn Côlômbia, kết quả cho thấy khối lượng và năng suất rễ nhỏ thay đổi theo độ sâu tầng đất (0 - 10 và 10 - 20 cm) [15]. Xác định năng suất rễ nhỏ ở hệ sinh thái trên cạn là một vấn đề.
Do đó rất khó để khái quát về mối quan hệ giữa năng suất trên mặt đất và dưới mặt đất hoặc kiểm soát năng suất rễ nhỏ. Tuy nhiên, năng suất rễ nhỏ có khả năng đại diện cho tổng năng suất sơ cấp của các hệ sinh thái, ví dụ, một số nghiên cứu cho rằng năng suất rễ nhỏ của hệ sinh thái rừng có thể đạt đến 75% tổng năng suất sơ cấp (Agren et al, 1980, Grier et al, 1981, Vogt et al, 1982, 1986, Fogel 1983) (dẫn theo Knute & Jame, 1992) [13]. Knute và Jame (1992) đã tổng hợp những nghiên cứu về năng suất rễ nhỏ, số liệu được tổng hợp tại bảng 2. Tổng hợp số liệu nghiên cứu về rễ nhỏ ANPP viết tắt của năng suất sơ cấp trên mặt đất và FRP viết tắt của năng suất rễ nhỏ Loại thảm thực vật/Khu ANPP FRP Nguồn tài liệu vực (g/m2/năm) (g/m2/năm) Rừng Thông Scostland 120 285 Bringmark 1977 năm, Thụy điển Nt 217 Persson 1983 Nt 226 Persson 1983 Rừng khô, Venezuela 1590 Medina và Cuevas 1989 Nt 1540 Vitousek và Sanford 1986 Nt 201 Jordan và Escalante 1980 Rừng khô, Venezuela 1117 Cuevas và Medina 1988 e 6 Loại thảm thực vật/Khu ANPP FRP Nguồn tài liệu vực (g/m /năm) (g/m2/năm) 2 Hoang mạc, Venezuela 1150 Medina và Cuevas 1989 Nt 120 Cuevas và Medina 1988 Sồi đen, Nam Wisconsin, Mỹ 1103 591 Nadelhoffer và cs.
1985 Nt 174 Aber và cs. 1985 Sồi đỏ, Nam Wisconsin, Mỹ 1371 524 Nadelhoffer và cs. 1985 Nt 52 Aber và cs. 1985 Rừng Phong (Acer 932 402 Nadelhoffer và cs.
saccharum), Nam Wisconsin, 1985 Mỹ Nt 110 Aber và cs. 1985 Rừng Cáng lò, Nam 680 324 Nadelhoffer và cs. Wisconsin, Mỹ 1985 Thông trắng (Pinus strobus), 837 257 Nadelhoffer và cs. Nam Wisconsin, Mỹ 1985 Nt 97 Aber và cs.
1985 Thông hỗn giao, Nam 850 262 Nadelhoffer và cs. Wisconsin, Mỹ 1985 Rừng Vân sam, Nam 748 160 Nadelhoffer và cs. Wisconsin, Mỹ 1985 Thông đỏ (Pinus resinosa), 653 198 Nadelhoffer và cs. Nam Wisconsin, Mỹ 1985 Nt 69 Aber và cs.
1985 Thông đỏ (Pinus resinosa), 410 253 Aber và cs. 1985 Trung Wisconsin, Mỹ Nt 120 Aber và cs. 1985 Thông trắng (Pinus strobus), 640 McClaugherty và Trung Wisconsin, Mỹ cs. 1985 Nt 162 Aber và cs.
1985 Nt 140 Aber và cs. 1985 e 7 Loại thảm thực vật/Khu ANPP FRP Nguồn tài liệu vực (g/m /năm) (g/m2/năm) 2 Sồi trắng (Quercus alba), 840 McClaugherty và Trung Wisconsin, Mỹ cs. 1985 Nt 340 Aber và cs. 1985 Nt 305 Aber và cs.
1985 Sồi đỏ (Quercus rubra), 810 235 Aber và cs. 1985 Trung Wisconsin, Mỹ Nt 250 Aber và cs. 1985 Rừng Phong (Acer 950 106 Aber và cs. 1985 saccharum), Trung Wisconsin, Mỹ Rừng Phong(Acer 650 Aber và cs.
1985 saccharum), Trung Wisconsin, Mỹ Rừng Thông đỏ (Pinus 980 420 Aber và cs. 1985 resinosa), Massachusetts, Mỹ Nt 1090 McClaugherty và cs. 1985 Nt 410 McClaugherty và cs. 1985 Rừng hỗn giao lá rộng, 930 400 Aber và cs.
1985 Massachusetts, Mỹ Nt 1140 McClaugherty và cs. 1985 Nt 540 McClaugherty và cs. 1985 Linh sam Douglas duyên hải 455 1708 Vogt và cs. 1982 (Pseudotsuga menziesii) 180 năm, Washington, Mỹ Liriodendron, Tennessee, Mỹ 865 Stand Số 23, Cole và Rapp 1981 e 8 Loại thảm thực vật/Khu ANPP FRP Nguồn tài liệu vực (g/m /năm) (g/m2/năm) 2 Liriodendron, Tennessee, Mỹ 900 Harris và cs.
1977 Nt 580 Harris và cs. 1977 Pinus elliottii, Florida, Mỹ 1346 Gholz và Fisher 1982 Nt 542 Gholz và cs. 1985a Fagus 120 năm, Bỉ 439 van Praag và cs. 1988 Picea 35 năm, Bỉ 701 van Praag và cs.
1988 Pseudotsuga, vùng khô hạn, 650 Santantonio và Oregon, Mỹ Hermann 1985 Pseudotsuga, vùng trung 630 Santantonio và gian, Oregon, Mỹ Hermann 1985 Pseudotsuga, vùng ẩm ướt, 480 Santantonio và Oregon, Mỹ Hermann 1985 Rừng rụng lá, Ấn độ 950 Singh và Misra 1979 279 Singh và Singh 1981 Quercus spp., Missouri, Mỹ 220 Joslin và Henderson 1987 Nt 598 Rochow 1975 Pseudotsuga, vùng thấp, 730 620 Keyes và Grier Washington, Mỹ 1981 Nt 700 Keyes và Grier 1981 Pseudotsuga, vùng cao, 1370 160 Keyes và Grier Washington, Mỹ 1981 Nt 250 Keyes và Grier 1981 e 9 Loại thảm thực vật/Khu ANPP FRP Nguồn tài liệu vực (g/m2/năm) (g/m2/năm) Pseudotsuga, Oregon, Mỹ 1180 1668 Fogel và Hunt 1983 Pinus contorta, xeric 1, Brit. 350 390 Comeau và Col. Kimmins 1989 Pinus contorta, xeric 2, Brit. 330 590 Comeau và Col.
Kimmins 1989 Pinus contorta, mesic 1, Brit.