MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Rừng là một trong những thành phần chủ yếu nhất của sinh quyển. Rừng bảo vệ đất khỏi sự xói mòn, bảo đảm chế độ thủy văn cho hệ thống sông, hồ, góp phần tích cực vào quá trình điều hòa khí hậu, cố định CO2 và cung cấp oxy tự do cho khí quyển. Nhờ đó rừng đã tạo ra môi trường sống tốt cho sinh vật.
Vì thế, rừng đóng vai trò sinh thái hết sức to lớn. Đất là một thành phần quan trọng của hệ sinh thái. Nó có ý nghĩa rất lớn tới khả năng cung cấp nước, muối khoáng, chất dinh dưỡng cho cây. Do đó nó có ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng, phát triển của thảm thực vật.
Mỗi loại đất sẽ có một kiểu thảm thực vật riêng. Ngược lại mỗi kiểu thảm thực vật sẽ đặc trưng cho một kiểu đất xác định. Các kiểu đất này sẽ khác nhau bởi hàng loạt chỉ tiêu như: màu sắc, tính chất lí học, hoá học, hệ vi sinh vật và động vật đất. Đặc tính cơ bản của đất được thể hiện qua độ phì, độ phì là nhân tố tổng hợp được quy định bởi nhiều yếu tố: Đá mẹ, thành phần cơ giới, cấu tượng đất, độ ẩm, độ thoáng khí, độ dày tầng đất, đặc điểm hoá tính.
Do đó độ phì ảnh hưởng đến nhiều mặt của hệ sinh thái rừng nói riêng cũng như thảm thực vật nói chung. Đất càng tốt thì độ phì càng cao. Ngược lại thảm thực vật sẽ có tác dụng trở lại với đất một cách rất tích cực, nó thúc đẩy cho đất nhanh chóng tăng được độ phì nhiêu của đất. Rừng bảo vệ độ phì nhiêu và bồi dưỡng tiềm năng của đất: ở vùng có đủ rừng thì dòng chảy bị chế ngự, ngăn chặn được nạn bào mòn, nhất là trên đồi núi dốc tác dụng ấy có hiệu quả lớn, nên lớp đất mặt không bị mỏng, mọi đặc tính lý hóa và vi sinh vật học của đất không bị phá hủy, độ phì nhiêu được duy trì.
Rừng lại liên tục tạo chất hữu cơ. Điều này thể hiện ở quy luật phổ biến: rừng tốt tạo ra đất tốt và đất tốt nuôi lại rừng tốt. 1 c Nếu rừng bị phá hủy, đất bị xói, quá trình đất mất mùn và thoái hóa dễ xảy ra rất nhanh chóng và mãnh liệt. Ước tính ở nơi rừng bị phá hoang trơ đất trống mỗi năm bị rửa trôi mất khoảng 10 tấn mùn/ ha.
Đồng thời các quá trình feralitic, tích tụ sắt, nhôm, hình thành kết von, hóa đá ong lại tăng cường lên, làm cho đất mất tính chất hóa lý, mất vi sinh vật, không giữ được nước, dễ bị khô hạn, thiếu chất dinh dưỡng, trở nên rất chua, kết cứng lại, đi đến cằn cỗi, trơ sỏi đá. Trong thời gian gần đây do tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của con người cũng như những biến đổi của thiên nhiên đã làm cho đất rừng ngày càng bị suy thoái. Từ đó dẫn đến tài nguyên rừng trên trái đất ngày càng bị thu hẹp về diện tích và trữ lượng. Khoảng đầu thế kỷ XX, tổng diện tích rừng trên thế giới khoảng 6 tỷ ha; năm 1958 giảm còn 4,4 tỷ ha; năm 1973 còn 3,8 tỷ ha; năm 1995 còn 2,3 tỷ ha; đến năm 2010 diện tích rừng trên thế giới khoảng trên 4 triệu ha.
Đặc biệt, trong giai đoạn 2000-2010, tốc độ mất rừng hàng năm khoảng 13 triệu ha. Ở Việt Nam, do chuyển đổi đất rừng sang đất canh tác, do tập quán canh tác lạc hậu, du canh du cư, do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội. làm cho diện tích rừng của nước ta suy giảm một cách nghiêm trọng. Theo số liệu thống kê, diện tích rừng ở Việt Nam năm 1943 khoảng 14,3 triệu ha, tỷ lệ che phủ 43%; năm 1983 diện tích rừng giảm một nửa còn 7,2 triệu ha, tỷ lệ che phủ 22%; năm 2005 diện tích rừng tăng lên 12,7%, trong đó có 2,5 triệu ha rừng trồng, tỷ lệ che phủ 38%; năm 2013 diện tích rừng toàn quốc là khoảng 13,5 triệu ha, độ che phủ gần 39,7%.
Diện tích rừng tuy có tăng, nhưng hiện tại phần lớn là rừng non mới phục hồi và rừng trồng chưa đến tuổi khai thác được. Có tới 70% diện tích là rừng nghèo và rừng mới phục hồi. Vì vậy, vẫn chưa đảm bảo mức an toàn sinh thái cho sự phát triển bền vững của đất nước. Tân Thành là một xã miền núi nằm ở phía Đông Bắc của huyện Phú Bình, cách trung tâm huyện là 7km, cách trung tâm thành phố Thái 2 c Nguyên 30km về phía Đông, có diện tích đất tự nhiên là 2871,33 ha, trong đó diện tích đất lâm nghiệp chiếm 1879,16ha, không có rừng tự nhiên, rừng trồng chủ yếu là Keo, Bạch đàn, Thông phục vụ cho các nhà máy giấy, ván dăm… Để có những nghiên cứu sâu hơn về tính chất của đất, thấy được ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất rừng, nhằm mục đích sử dụng đất hợp lý trên quan điểm sinh thái và phát triển bền vững, đồng thời đề xuất biện pháp cải tạo đất bị xói mòn, bạc màu, thực hiện phủ xanh đất trống đồi núi trọc, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu một số tính chất cơ bản của đất dưới các quần xã rừng trồng ở xã Tân Thành, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên”.
Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được đặc điểm về thành phần loài, thành phần dạng sống, cấu trúc tầng tán, độ che phủ của các kiểu thảm thực vật nghiên cứu. - Xác định được những tính chất vật lý, hóa học cơ bản của đất dưới các kiểu thảm thực vật nghiên cứu, trên cơ sở đó bước đầu đánh giá được tác dụng bảo vệ đất chống xói mòn và rửa trôi các chất dinh dưỡng trong đất, nâng cao độ phì của từng kiểu thảm thực vật. - Đề xuất những biện pháp lâm sinh phù hợp cho một số kiểu thảm nhằm nâng cao khả năng phục hồi rừng, tăng độ che phủ, góp phần vào việc vừa có tác dụng bảo vệ môi trường nói chung và môi trường đất nói riêng, vừa tạo ra giá trị kinh tế phục vụ cho cuộc sống con người. Phạm vi nghiên cứu Đề tài được thực hiện trong thời gian từ tháng 5 năm 2015 đến tháng 12 năm 2016 tại xã Tân Thành, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên.
Do điều kiện hạn chế về thời gian và kinh phí, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu một số tính chất lý, hóa học cơ bản của đất trong mối quan hệ với một số kiểu thảm thực vật chọn nghiên cứu mà không nghiên cứu sự tác động trở lại của các yếu tố môi trường đất đến các kiểu thảm thực vật. 3 c Các khu vực chọn nghiên cứu thuộc xã Tân Thành đều có những đặc điểm tương đối đồng nhất như: đá mẹ, địa hình, hướng phơi, sự tác động của con người và động vật… 4. Đóng góp mới của luận văn Mô tả được đặc điểm hình thái phẫu diện đất dưới một số quần xã rừng trồng ở xã Tân Thành, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên. Đưa ra các dẫn liệu định lượng góp phần làm sáng tỏ ảnh hưởng của một số quần xã rừng trồng đến một số tính chất lý, hóa học cơ bản của đất ở khu vực nghiên cứu.
4 c Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu về thành phần loài và dạng sống thực vật 1. Nghiên cứu về thành phần loài 1. Trên thế giới Những nghiên cứu về thành phần loài là một trong những nội dung được tiến hành từ lâu trên thế giới.
Theo các nhà nghiên cứu, mỗi vùng sinh thái sẽ hình thành thảm thực vật đặc trưng, sự khác biệt của thảm này so với thảm khác biểu thị bởi thành phần loài, thành phần dạng sống, cấu trúc và động thái của nó. Vì vậy, việc nghiên cứu thành phần loài, thành phần dạng sống là chỉ tiêu quan trọng trong phân loại loại hình thảm thực vật. Longchun và cộng sự (1993) nghiên cứu về đa dạng thực vật ở hệ sinh thái sau nương rẫy tại Xishuang Bana thuộc tỉnh Vân Nam, Trung Quốc đã đưa ra nhận xét: tại Bana khi nương rẫy bó hóa được 3 năm thì có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật; còn nếu bỏ hóa được 19 năm thì có 60 họ, 143 chi, 167 loài thực vật (dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000 [4]). Ở Việt Nam Các công trình nghiên cứu về thành phần loài thực vật ở nước ta cũng rất nhiều.
Phan Kế Lộc (1978) đã xác định hệ thực vật miền Bắc Việt Nam có 5609 loài thuộc 1660 chi và 240 họ [34]. Phạm Hoàng Hộ (1991 – 1993) trong công trình “Cây cỏ Việt Nam” đã thống kê được số loài hiện có của hệ thực vật Việt Nam là 10.500 loài, gần đạt 12.000 loài theo dự đoán của nhiều nhà thực vật học [24]. Lê Mộng Chân (1994) điều tra tổ thành vùng núi cao Vườn quốc gia Ba Vì đã được phát hiện được 483 loài thuộc 323 chi, 136 họ thực vật bậc cao có mạch trong đó gặp 7 loài được mô tả lần đầu tiên [9]. Lê Ngọc Công và Hoàng Chung (1994) nghiên cứu về thành phần loài, dạng sống của sa van bụi ở đồi trung du Bắc Thái (cũ) đã phát hiện được 123 loài thuộc 47 họ khác nhau [13].
Lê Ngọc Công (1998) khi nghiên cứu tác dụng cải tạo môi trường của một số mô hình rừng trồng trên vùng đồi núi trung du một số tỉnh miền Bắc nước ta đã thống kê được 211 loài thuộc 64 họ [14]. Nguyễn Nghĩa Thìn (1998) khi tổng kết các công trình nghiên cứu về khu vực hệ thực vật ở Việt Nam đã ghi nhân có 2.393 loài thực vật bậc thấp và 1.373 loài thực vật bậc cao thuộc 2.524 chi và 378 họ [46]. Đặng Kim Vui (2002) nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy để làm cơ sở đề xuất các giải pháp khoanh nuôi làm giàu rừng ở 6 c huyện Đồng Hỷ tỉnh Thái Nguyên đã đưa ra kết luận: Đối với giai đoạn phục hồi từ 1-2 tuổi, thành phần loài thực vật gồm 72 loài thuộc 36 họ và họ Hòa thảo (Poaceae) có số lượng lớn nhất là 10 loài. Tiếp đến họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) 6 loài, họ Trinh nữ (Mimosaceae) 4 loài và họ Cà phê (Rubiaceae) 4 loài… Giai đoạn 3-5 tuổi có 65 loài thuộc 34 họ; giai đoạn 5-10 tuổi có 56 loài thuộc 36 họ; giai đoạn 11-15 tuổi có 57 loài thuộc 31 họ [57].
Theo Danh lục các loài thực vật Việt Nam (2003) đã thống kê được 368 loài Vi khuẩn lam (Tiền nhân – Procaryota); 2176 loài Tảo (Algae); 481 loài Rêu (Bryophyta); 1 loài Quyết lá thông (Psilotophyta); 53 loài Thông đất (Lycopodiophyta); 69 loài Hạt trần (Gymnospermae); 13.