Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Trạng Thái Thực Vật Đến Tính Chất Lý Hóa Học Của Đất Tại Vườn Quốc Gia Ba Vì

• Trường học: Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa Học Đất
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Trạng Thái Thực Vật Đến Tính Chất Lý Hóa Học Của Đất Tại Vườn Quốc Gia Ba Vì
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. PHẦN I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Ảnh hưởng của trạng thái thực vật đến tính chất đất
• 2. PHẦN II: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp luận
• 2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp
• 2.4.3. Phương pháp nội nghiệp
• 3. PHẦN III: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU
• 3.1. Khái quát điều kiện tự nhiên và kinh tế vùng nghiên cứu
• 3.2. Vị trí địa lý, ranh giới hành chính
• 3.3. Đất đai — thổ nhưỡng
• 3.4. Tài nguyên đa dạng sinh học
• 3.5. Điều kiện kinh tế xã hội
• 3.6. Hiện trạng dân số dân tộc và lao động trong khu vực
• 3.7. Phân bố diện tích đất tự nhiên
• 4. PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Tình hình sinh trưởng của một số trạng thái thực vật
• 4.1.1. Sinh trưởng của tầng cây có
• 4.1.2. Tình hình sinh trưởng cây bụi thảm tươi
• 4.2. Kết quả nghiên cứu đặc điểm hình thái phẫu diện đất dưới các trạng thái rừng
• 4.2.1. Đặc điểm hình thái phẫu diện ở trạng thái IIA
• 4.2.2. Đặc điểm hình thái phẫu diện ở trạng thái IIB
• 4.3. Tính chất hóa học đất
• 4.4. Ảnh hưởng của trạng thái rừng đến một số tính chất lý hóa học của đất
• 4.5. Đề xuất một số biện pháp tác động quản lý và sử dụng đất bền vững
• 5. PHẦN V: KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ
• 5.1. Về tình hình sinh trưởng của các trạng thái rừng
• 5.2. Về đặc điểm hình thái phẫu diện
• 5.3. Về tính chất lý, hóa học đất
• 5.4. Về ảnh hưởng của các trạng thái thực vật đến đất đai
• 5.5. Đề xuất các biện pháp tác động
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• A. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• B. DANH MỤC CÁC BẢNG
• C. DANH MỤC CÁC HÌNH

I. Khám phá mối quan hệ giữa thực vật và đất tại Ba Vì

Đất là một tài nguyên vô giá và là thành phần cốt lõi của hệ sinh thái Vườn Quốc gia Ba Vì. Nó không chỉ là nền tảng cho mọi hoạt động sản xuất mà còn là tư liệu sản xuất không thể thay thế. Quá trình hình thành đất chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như đá mẹ, khí hậu, địa hình và đặc biệt là sinh vật. Trong đó, vai trò của thảm thực vật được xem là nhân tố chủ đạo, kiến tạo nên độ phì nhiêu của đất. Nghiên cứu về ảnh hưởng của trạng thái thực vật đến tính chất lý hóa học của đất tại Ba Vì mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn. Cây rừng và đất có mối quan hệ tương hỗ chặt chẽ. Cây hấp thụ dinh dưỡng từ đất để sinh trưởng, và ngược lại, hoàn trả lại chất hữu cơ thông qua lá, cành rơi rụng. Quá trình này tạo nên một vòng tuần hoàn vật chất khép kín. Mỗi trạng thái thực vật khác nhau, từ rừng nguyên sinh đến rừng thứ sinh hay rừng trồng, đều tạo ra những tác động riêng biệt lên đặc tính của đất. Việc hiểu rõ những tác động này là cơ sở để đề xuất các biện pháp quản lý, bảo vệ và nâng cao sức sản xuất của đất, hướng tới sự phát triển bền vững. Nghiên cứu này tập trung so sánh ba trạng thái: rừng tự nhiên bị tác động (IIA), rừng tự nhiên phục hồi (IIB) và rừng trồng Thông Mã Vĩ, qua đó làm rõ sự thay đổi của các chỉ tiêu lý hóa quan trọng, cung cấp luận cứ khoa học cho công tác bảo tồn đất và nước tại khu vực.

1.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu đất tại VQG Ba Vì

Vườn Quốc gia Ba Vì là nơi có đa dạng sinh học cao, với hệ thực vật nhiệt đới và á nhiệt đới điển hình. Đất tại đây, chủ yếu là tính chất đất feralit, đóng vai trò nền tảng duy trì sự đa dạng này. Tuy nhiên, các hoạt động của con người và sự thay đổi trong lớp phủ thực vật có thể dẫn đến suy thoái đất. Việc nghiên cứu đặc tính lý hóa của đất không chỉ giúp đánh giá hiện trạng tài nguyên mà còn dự báo những biến đổi trong tương lai. Kết quả nghiên cứu là dữ liệu đầu vào quan trọng cho việc quy hoạch sử dụng đất hợp lý, lựa chọn loài cây trồng phù hợp và xây dựng các chiến lược phục hồi hệ sinh thái hiệu quả.

1.2. Mối quan hệ tương hỗ giữa lớp phủ thực vật và đất

Mối quan hệ giữa đất và thực vật là một vòng tuần hoàn vật chất hai chiều. Thực vật, thông qua bộ rễ, khai thác nước và dinh dưỡng từ đất. Ngược lại, chúng trả lại cho đất một lượng lớn sinh khối thực vật qua cành, lá rụng. Lớp thảm mục này sau khi phân hủy sẽ tạo ra chất hữu cơ trong đất (SOM), thành phần quyết định độ phì nhiêu của đất. Lớp phủ thực vật còn có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ đất khỏi xói mòn đất, điều tiết độ ẩm đất và tạo môi trường thuận lợi cho hệ vi sinh vật đất phát triển. Mỗi trạng thái rừng khác nhau sẽ có cấu trúc và thành phần loài khác nhau, từ đó ảnh hưởng đến số lượng và chất lượng vật chất hữu cơ trả lại cho đất.

II. Cách trạng thái thực vật ảnh hưởng đến suy thoái đất Ba Vì

Sự thay đổi trạng thái thảm thực vật là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến suy thoái đất. Việc chuyển đổi từ rừng tự nhiên đa tầng sang rừng trồng thuần loài hoặc đất trống đồi trọc đã phá vỡ cân bằng sinh thái vốn có. Mất đi lớp phủ thực vật, đất trực tiếp chịu tác động của các yếu tố khí hậu cực đoan như mưa lớn, gây ra hiện tượng xói mòn đất nghiêm trọng. Dòng chảy bề mặt cuốn trôi lớp đất mặt màu mỡ, làm mất đi chất hữu cơ trong đất (SOM) và các dinh dưỡng thiết yếu. Nghiên cứu tại Vườn Quốc gia Ba Vì cho thấy, các khu vực có độ che phủ thấp thường có tính chất đất feralit bị biến đổi theo chiều hướng xấu. Đất trở nên chua hơn, hàm lượng mùn và các chất dinh dưỡng dễ tiêu giảm mạnh. Nghiên cứu ảnh hưởng của trạng thái thực vật đến tính chất lý hóa học của đất không chỉ là đánh giá tác động mà còn là tìm kiếm giải pháp ngăn chặn quá trình suy thoái này. Thách thức lớn nhất là làm thế nào để phục hồi độ phì nhiêu của đất và cấu trúc đất ở những khu vực đã bị suy thoái, đồng thời quản lý bền vững các hệ sinh thái rừng hiện có để chúng tiếp tục phát huy vai trò của thảm thực vật trong việc bảo vệ đất.

2.1. Hiện tượng xói mòn và rửa trôi do mất lớp phủ thực vật

Khi thảm thực vật tự nhiên bị suy giảm, đặc biệt là ở các địa hình dốc như Ba Vì, đất mất đi lớp lá chắn bảo vệ. Hạt mưa rơi trực tiếp xuống mặt đất với động năng lớn, phá vỡ cấu trúc đất, làm các hạt đất nhỏ bị tách rời. Dòng chảy bề mặt dễ dàng cuốn trôi các hạt đất này, gây ra xói mòn đất. Quá trình này không chỉ làm mất đi tầng đất mặt giàu dinh dưỡng mà còn làm giảm khả năng giữ nước của đất, tăng nguy cơ lũ lụt ở vùng hạ lưu. Các khu vực đất trống đồi trọc tại Ba Vì là minh chứng rõ ràng cho hậu quả của việc mất thảm thực vật.

2.2. So sánh nguy cơ suy thoái giữa rừng tự nhiên và rừng trồng

Rừng tự nhiên (trạng thái IIA và IIB) có cấu trúc đa tầng, với sự kết hợp của cây gỗ lớn, cây bụi và thảm tươi, tạo thành một hệ thống bảo tồn đất và nước hiệu quả. Ngược lại, rừng trồng thuần loài (như rừng Thông Mã Vĩ trong nghiên cứu) thường có cấu trúc đơn giản hơn. Lớp thảm mục dưới rừng thông thường phân hủy chậm do chứa nhiều hợp chất khó tan, có thể làm tăng độ chua của đất. Mặc dù rừng trồng vẫn tốt hơn đất trống, nhưng khả năng bảo vệ và cải tạo đất của chúng thường không bằng rừng nguyên sinh hay rừng thứ sinh đang phục hồi tốt.

III. Phân tích ảnh hưởng thực vật đến cấu trúc và độ tơi xốp đất

Tính chất vật lý của đất, bao gồm dung trọng, tỷ trọng và độ xốp, phản ánh trực tiếp sức khỏe và cấu trúc đất. Một trong những kết quả quan trọng của việc nghiên cứu ảnh hưởng của trạng thái thực vật đến tính chất lý hóa học của đất là làm rõ sự khác biệt này. Đất tơi xốp, thoáng khí sẽ tạo điều kiện cho rễ cây phát triển và hệ vi sinh vật hoạt động mạnh mẽ. Ngược lại, đất bị nén chặt sẽ hạn chế sự trao đổi khí và nước, ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng của cây. Tài liệu nghiên cứu tại Vườn Quốc gia Ba Vì chỉ ra rằng, lớp phủ thực vật có tác động mạnh mẽ đến các chỉ tiêu này. Đất dưới tán rừng tự nhiên (trạng thái IIA, IIB) có dung trọng thấp hơn và độ xốp cao hơn đáng kể so với đất dưới rừng trồng Thông. Điều này chứng tỏ vai trò của thảm thực vật đa dạng trong việc cung cấp lượng lớn chất hữu cơ trong đất (SOM), giúp cải thiện kết cấu, làm cho đất trở nên tơi xốp hơn. Ngược lại, đất dưới rừng Thông có dung trọng cao hơn (1,22 g/cm³), cho thấy đất có xu hướng bị nén chặt hơn. Sự khác biệt này là minh chứng rõ ràng cho thấy rừng tự nhiên phục hồi có khả năng cải tạo tính chất đất feralit tốt hơn.

3.1. So sánh dung trọng và độ xốp dưới các thảm thực vật

Kết quả phân tích cho thấy sự khác biệt rõ rệt. Dung trọng thấp nhất được ghi nhận ở trạng thái IIA (0,90 g/cm³), trong khi trạng thái rừng Thông thuần loài có dung trọng cao nhất (1,22 g/cm³). Tương ứng với đó, độ xốp của đất ở trạng thái IIA là cao nhất (66,15%), đạt mức rất tốt, trong khi ở rừng Thông chỉ đạt 52,07%. Điều này cho thấy đất dưới tán rừng tự nhiên có cấu trúc đất tốt, thoáng khí và khả năng giữ nước tốt hơn, tạo điều kiện lý tưởng cho cây sinh trưởng. Sự chênh lệch này chủ yếu do lượng vật rơi rụng và hoạt động của bộ rễ ở rừng tự nhiên phong phú hơn.

3.2. Đặc điểm hình thái phẫu diện đất qua các trạng thái rừng

Hình thái phẫu diện đất phản ánh quá trình hình thành và phát triển của đất. Nghiên cứu tại Ba Vì cho thấy, đất dưới các trạng thái rừng đều thuộc loại đất Feralit nâu vàng hoặc nâu đen, phát triển trên đá phiến thạch sét. Tuy nhiên, độ dày tầng đất mặt (tầng A) có sự khác biệt. Tầng A ở trạng thái rừng tự nhiên phục hồi IIB dày nhất (41 cm), có màu vàng nâu, tơi xốp và nhiều rễ cây. Trong khi đó, tầng A ở trạng thái IIA và rừng Thông mỏng hơn (31 cm). Độ dày tầng đất mặt là một chỉ báo quan trọng về độ phì nhiêu của đất, cho thấy trạng thái IIB đang có quá trình tích lũy chất hữu cơ tốt nhất.

IV. Cách thảm thực vật làm thay đổi tính chất hóa học của đất

Tính chất hóa học là yếu tố then chốt quyết định độ phì nhiêu của đất, bao gồm hàm lượng mùn, pH đất, và hàm lượng NPK trong đất. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của trạng thái thực vật đến tính chất lý hóa học của đất tại Ba Vì đã cung cấp những bằng chứng thuyết phục về sự thay đổi này. Kết quả cho thấy, trạng thái rừng tự nhiên phục hồi (IIB) có hàm lượng mùn trung bình cao nhất (4,78%), đạt mức giàu mùn. Điều này là do sự đa dạng về loài cây lá rộng đã cung cấp một lượng lớn vật chất hữu cơ dễ phân hủy, làm tăng chất hữu cơ trong đất (SOM). Ngược lại, rừng Thông thuần loài có hàm lượng mùn thấp nhất (2,97%) do thảm mục của thông chứa nhiều hợp chất khó phân hủy. Về độ chua, tất cả các mẫu đất đều có tính axit, với pH đất (pH-KCI) dao động trong khoảng 3,70 - 4,08, thuộc mức rất chua. Tuy nhiên, một điểm đáng lo ngại là hàm lượng các chất dinh dưỡng dễ tiêu (Đạm, Lân, Kali) ở tất cả các trạng thái đều ở mức rất nghèo đến nghèo. Điều này cho thấy dù vai trò của thảm thực vật có giúp cải thiện hàm lượng hữu cơ, nhưng việc phục hồi các dưỡng chất khoáng cần một thời gian dài hơn và có thể cần các biện pháp can thiệp bổ sung.

4.1. Đánh giá hàm lượng mùn và chất hữu cơ trong đất SOM

Hàm lượng mùn là chỉ tiêu quan trọng nhất của độ phì nhiêu của đất. Tại Vườn Quốc gia Ba Vì, trạng thái rừng IIB cho thấy ưu thế vượt trội với hàm lượng mùn ở lớp đất mặt đạt 5,34% (mức giàu mùn). Trạng thái IIA đạt 4,22% (nhiều mùn). Thấp nhất là rừng Thông với 3,46% (mức trung bình). Kết quả này khẳng định rằng, sinh khối thực vật từ rừng tự nhiên lá rộng, với quá trình phân giải thuận lợi, là nguồn cung cấp chất hữu cơ trong đất (SOM) hiệu quả hơn so với rừng trồng cây lá kim. Quá trình tích lũy mùn giúp cải thiện cả tính chất vật lý và hóa học của đất.

4.2. Phân tích độ pH đất và độ chua trao đổi dưới tán rừng

Đặc tính lý hóa của đất tại khu vực nghiên cứu thể hiện rõ tính chất của đất feralit vùng nhiệt đới: đất rất chua. Giá trị pH-H₂O dao động từ 4,48 đến 4,84 (chua vừa), và pH-KCl dao động từ 3,78 đến 4,02 (rất chua). Độ chua cao có thể làm hạn chế sự hữu dụng của một số chất dinh dưỡng (như Lân) và làm tăng tính hòa tan của các ion độc (như nhôm). Mặc dù có sự khác biệt nhỏ giữa các trạng thái, nhưng nhìn chung lớp phủ thực vật chưa cải thiện được đáng kể tính chua của đất, đây là một đặc tính cố hữu của loại đất này.

4.3. Hiện trạng hàm lượng NPK và các dưỡng chất dễ tiêu

Một phát hiện đáng chú ý là hàm lượng NPK trong đất ở cả ba trạng thái đều ở mức rất nghèo. Hàm lượng đạm dễ tiêu dao động từ 0,98 - 2,74 mg/100g đất, lân dễ tiêu từ 0,12 - 0,28 mg/100g đất, và kali dễ tiêu từ 3,93 - 5,98 mg/100g đất. Điều này cho thấy mặc dù rừng tự nhiên có thể tích lũy tốt chất hữu cơ, nhưng quá trình khoáng hóa để giải phóng dinh dưỡng cho cây sử dụng diễn ra chậm hoặc các nguyên tố này đã bị rửa trôi trong quá khứ. Đây là một thách thức lớn trong việc phục hồi và nâng cao năng suất của hệ sinh thái rừng tại Ba Vì.

V. Đánh giá tác động của rừng đến độ phì nhiêu của đất Ba Vì

Tổng hợp các kết quả phân tích, có thể khẳng định rằng các trạng thái thực vật khác nhau có ảnh hưởng rõ rệt đến đặc tính lý hóa của đất. Trạng thái rừng tự nhiên phục hồi (IIB) thể hiện vai trò tích cực nhất trong việc cải tạo đất. Đất dưới tán rừng này có cấu trúc đất tốt nhất (dung trọng thấp, độ xốp cao), hàm lượng mùn cao nhất, cho thấy quá trình phục hồi sinh thái đang đi đúng hướng và hiệu quả. Trạng thái rừng tự nhiên bị tác động (IIA) cũng cho thấy các chỉ số vật lý tốt, nhưng hàm lượng mùn và dinh dưỡng có phần kém hơn. Đáng chú ý, trạng thái rừng trồng Thông thuần loài, mặc dù vẫn thực hiện chức năng che phủ, nhưng lại có tác động hạn chế hơn trong việc cải thiện độ phì nhiêu của đất. Đất dưới rừng Thông có xu hướng bị nén chặt hơn, hàm lượng mùn thấp hơn và quá trình phân giải thảm mục diễn ra chậm. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của trạng thái thực vật đến tính chất lý hóa học của đất đã lượng hóa được những tác động này. Từ đó, đưa ra các kiến nghị quan trọng cho công tác quản lý: ưu tiên bảo vệ và thúc đẩy quá trình phục hồi tự nhiên, cũng như xem xét trồng các loài cây bản địa lá rộng hỗn giao thay vì thuần loài để tối ưu hóa khả năng bảo tồn đất và nước.

5.1. So sánh tổng hợp hiệu quả cải tạo đất của 3 trạng thái

Xét một cách tổng thể, trạng thái rừng IIB (rừng tự nhiên phục hồi) là ưu việt nhất. Nó dẫn đầu về hàm lượng mùn, độ xốp và có độ dày tầng đất mặt lớn nhất. Điều này chứng tỏ vai trò của thảm thực vật đa dạng, đặc biệt là các loài cây lá rộng, trong việc thúc đẩy vòng tuần hoàn dinh dưỡng và cải tạo đất. Trạng thái IIA đứng ở vị trí thứ hai, cho thấy tiềm năng phục hồi tốt nếu được bảo vệ. Rừng Thông thuần loài xếp cuối cùng về hiệu quả cải tạo đất, đặc biệt là các chỉ tiêu về cấu trúc đất và hàm lượng hữu cơ. Kết quả này là cơ sở để định hướng các biện pháp lâm sinh phù hợp.

5.2. Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng đất bền vững

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các biện pháp cần được ưu tiên bao gồm: Tăng cường bảo vệ nghiêm ngặt các khu vực rừng thứ sinh đang phục hồi (như trạng thái IIB) để tối đa hóa khả năng cải tạo đất tự nhiên. Đối với các khu vực rừng trồng, cần áp dụng mô hình trồng hỗn giao nhiều loài cây bản địa để tăng đa dạng sinh học và thúc đẩy quá trình tích lũy mùn. Cần nghiên cứu các biện pháp cải tạo độ chua của đất như bón vôi có kiểm soát ở những khu vực đất quá chua. Đồng thời, cần có chính sách hạn chế thu gom vật rơi rụng dưới tán rừng để duy trì nguồn cung cấp chất hữu cơ trong đất (SOM).