Nghiên cứu đặc điểm tích lũy, phân hủy và vai trò thủy văn của vật rơi rụng ở rừng phòng hộ đầu nguồn hồ thủy điện tỉnh hòa bình (TT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP DƢƠNG THANH HẢI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TÍCH LŨY, PHÂN HỦY VÀ VAI TRÕ THỦY VĂN CỦA VẬT RƠI RỤNG Ở RỪNG PHÕNG HỘ ĐẦU NGUỒN HỒ THỦY ĐIỆN TỈNH HÕA BÌNH CHUYÊN NGÀNH LÂM SINH MÃ SỐ: 62.62.02.05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ LÂM NGHIỆP Hà Nội - 2016 Luận án đƣợc hoàn thành tại: Trường Đại học Lâm nghiệp Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Điển Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp Trường Đại học Lâm nghiệp vào hồi ngày tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Trường Đại học Lâm nghiệp Xuân Mai - Chương Mỹ - Hà Nội MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Vật rơi rụng (VRR) không yếu tố sinh thái mà mắt xích thủy văn quan trọng hệ sinh thái rừng Dưới góc độ sinh thái, vận hành dòng lượng qua hệ sinh thái phản ánh tốt qua đặc điểm tích lũy phân hủy vật rơi rụng Dưới góc độ thủy văn, VRR tầng thứ ba thể hiệu ứng thủy văn rừng Mặc dù vậy, việc nghiên cứu đặc điểm tích lũy phân hủy vật chất hữu thực vật vai trò thủy văn VRRở vùng phòng hộ đầu nguồn hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình hạn chế chưa hệ thống Thực tế làm giảm hiệu quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn theo hướng phát huy chức giữ nước, bảo vệ đất cho việc xác định giải pháp phục hồi sinh khối hệ sinh thái rừng Để góp phần giải vấn đề nêu trên, đề tài luận án "Nghiên cứu đặc điểm tích lũy, phân hủy vai trò thủy văn vật rơi rụng rừng phòng hộ đầu nguồn hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình" thực Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học đề tài Đặc điểm tích lũy, phân hủy vai trò thủy văn vật rơi rụng rừng phòng hộ đầu nguồn hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình nghiên cứu toàn diện, làm sở xác định đóng góp vật rơi rụng vai trò thủy văn hệ sinh thái rừng 2.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Việc dự báo lượng vật rơi rụng bổ sung, tồn dư, phân hủy có ý nghĩa công tác điều tra rừng xác định biến đổi vật rơi rụng theo trạng thái rừng theo thời gian Mục tiêu nghiên cứu 3.1 Về lý luận Xác định đặc điểm tích lũy, phân hủy vai trò thủy văn VRR rừng phòng hộ đầu nguồn hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình 3.2 Về thực tiễn Dự báo khối lượng VRR tích lũy, tồn dư phân hủy rừng phòng hộ đầu nguồn lượng nước giữ tối đa hữu hiệu vật rơi rụng Những đóng góp luận án - Đặc điểm tích lũy, phân hủy vai trò thủy văn VRR số trạng thái TTV rừng vùng phòng hộ đầu nguồn hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình nghiên cứu toàn diện, làm sở cho việc xác định đóng góp VRR vai trò thủy văn hệ sinh thái rừng - Việc dự báo lượng VRR bổ sung, tồn dư, phân hủy có ý nghĩa công tác điều tra rừng, làm sở xác định nhanh vai trò thủy văn VRR rừng phòng hộ đầu nguồn rừng tự nhiên, góp phần nâng cao hiệu quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn khu vực nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 5.1 Đối tượng nghiên cứu nhóm TTV có diện tích lớn vùng hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình gồm: (i) đất rừng: trảng cỏ, bụi; (ii) rừng trồng: Keo tai tượng, Luồng; (iii) rừng tự nhiên: rừng tự nhiên nghèo, rừng tự nhiên trung bình, rừng tự nhiên giàu Tổng số có trạng thái thảm thực vật nghiên cứu 5.2 Phạm vi nghiên cứu + Đề tài tập trung nghiên cứu số tiêu phản ánh đặc điểm tích lũy, phân hủy vai trò thủy văn VRR rừng phòng hộ đầu nguồn hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình + Đề tài dự báo số đặc trưng quan trọng VRR rừng phòng hộ đầu nguồn rừng tự nhiên Địa điểm: huyện Đà Bắc, tỉnh Hòa Bình Thời gian thu thập số liệu ngoại nghiệp: 2011- 2014 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ở nƣớc 1.1.1 Nghiên cứu đặc điểm tích lũy phân hủy vật rơi rụng Quá trình tích lũy phân hủy VRR mô tả rõ thông qua vòng chu chuyển dinh dưỡng hệ sinh thái rừng (Greig Smith P., Butterworth, 1964) Theo Odum, có tích lũy mà trình phân hủy chất hữu cơ, trái đất trở thành bãi rác (Odum, 1975) Trong trình phân hủy, sinh vật phân hủy đóng vai trò quan trọng Bên cạnh tích lũy phân hủy vật chất hữu thực vật chịu ảnh hưởng lớn môi trường tự nhiên như: khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng tác động người Vật rơi rụng tiếp xúc với mặt đất trình phân hủy diễn ra, giải phóng chất dinh dưỡng thiết yếu Qua tác giả nhận định trình quan trọng cho việc điều hoà vòng tuần hoàn bon (C) dinh dưỡng (Schimel J P., M K Firestone, K Killham, 1984) Lượng VRR bề mặt rừng thay đổi tùy thuộc vào vị trí địa lý hệ sinh thái Nói chung, phần sinh khối chứa thành phần VRR rừng ôn đới lớn rừng nhiệt đới (rừng kim ôn đới lượng VRR khoảng - 500 tấn/ha; rừng nhiệt đới lượng VRR khoảng - 100 tấn/ha) Lượng VRR nhiều hay phụ thuộc vào cấu trúc rừng (mật độ, thành phần loài, tuổi …), điều kiện thời tiết năm độ phì đất Lượng VRR thay đổi mạnh theo mùa Theo Kimmins, J P (1998), lượng VRR mặt đất ước tính khoảng 13,7 tấn/ha (lập địa tốt) đến 7,3 tấn/ha (lập địa nghèo) Chính vậy, lượng VRR mặt đất lớn phần rễ chiếm 30% sinh khối Tuy nhiên, việc đo đạc lượng VRR khó có độ xác chưa cao 1.1.2 Nghiên cứu vai trò thủy văn VRR Đối với rừng phòng hộ đầu nguồn, đa số nghiên cứu cho thấy, tích lũy sinh khối thảm thực vật (TTV) chế chủ yếu cho việc phát huy chức giữ nước bảo vệ đất TTV rừng Tầng cao, bụi thảm tươi, VRR rừng có vai trò lớn việc giữ nước hạn chế xói mòn đất (Wischmeier W H., 1978) Một số nghiên cứu cho thấy, bụi, thảm tươi VRR có vai trò lớn việc hạn chế xói mòn đất FAO (1994a, 1994b) tổng kết nhiều tài liệu nghiên cứu xói mòn đất loại rừng kiểu sử dụng đất khác rằng, trình tích lũy sinh khối chế sinh vật học chủ yếu để khống chế xói mòn đất VRR có khả ngăn giữ nước tương đối lớn, nên có tác dụng bổ sung nước cho đất cung cấp nước cho thực vật (Vu Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001) Ngoài ra, VRR có lỗ hổng lớn nhiều so với đất, nên lượng nước ngăn giữ lại VRR dễ dàng bốc Những nghiên cứu Black Kelliher (1989) cho thấy rằng, lượng nước bốc từ VRR kiểu rừng khác chiếm khoảng - 21% tổng lượng nước bốc mặt đất rừng Sự hút, giữ nước VRR có ý nghĩa quan trọng mặt cung cấp chất dinh dưỡng cho TTV rừng 1.2 Ở nƣớc 1.2.1 Nghiên cứu đặc điểm tích lũy phân hủy vật rơi rụng Tại Việt Nam, nghiên cứu đặc điểm tích lũy VVR nhiều tác giả thực đạt thành tựu định, đặc biệt phương pháp nghiên cứu Đáng ý nghiên cứu số tác giả như: Phạm Ngọc Hưng (1988), Nguyễn Ngọc Lung Võ Đại Hải (1997), Ngô Đình Quế (2003), Phạm Văn Điển (2006, 2009), Đồng Tấn, Đỗ Hoàng Chung (2009), Vương Văn Quỳnh (1994, 2010) Trần Văn Con (2011) đưa kết luận lượng VRR số hệ sinh thái rừng sau: (1) rừng kín rộng thường xanh mưa ẩm nhiệt đới, lượng VRR tươi bình quân 11,13 ± 3,95 tấn/ha phân bố không tháng; (2) rừng thưa rộng rụng theo mùa (rừng khộp), lượng VRR trung bình 8,48 ± 1,23 tấn/ha; (3) rừng rộng thường xanh ngập mặn, lượng VRR trung bình 7,14 ± 1,48 tấn/ha tập trung vào tháng 6, 7, 9; (4) rừng rộng thường xanh ngập phèn, lượng VRR bình quân 7,67 ± 1,06 tấn/ha Như vậy, lượng VRR hệ sinh thái rừng khác không giống Nhìn chung, tác giả nhận xét rằng, lượng tích lũy VVR phụ thuộc vào kiểu rừng, cấu trúc rừng, biến đổi theo mùa, điều kiện địa hình thổ nhưỡng Lượng tốc độ VRR bị phân hủy phụ thuộc vào nhân tố trên, bổ sung thêm nhân tố vi sinh vật đất (Tống Kim Thuần cộng 2002, 2004) 1.2.2 Nghiên cứu vai trò thuỷ văn VRR Khả hút giữ nước chống xói mòn VRR nhà khoa học nước quan tâm như: Nghiên cứu Võ Đại Hải từ năm 1993, 1994, 1995, tác giả đưa kết luận lượng VRR rừng hỗn giao rộng thường xanh nhiệt đới nhiều (11,2 tấn/ha), vật trạng thái thô hút lượng nước 1,38 khối lượng nó, VRR phân huỷ 30 - 40% hút lượng nước gấp 2,3 lần Nghiên cứu Nguyễn Ngọc Lung Võ Đại Hải (1997) cho thấy vai trò điều tiết nước, chống xói mòn đất rừng lớn Các tác giả nghiên cứu toàn diện thuỷ văn rừng, từ khả giữ nước tán rừng, dòng chảy mặt, dòng chảy men thân, tốc độ thấm nước,… khả giữ nước tầng thảm tươi bụi, lớp thảm mục,… Phạm Văn Điển (1998, 1999, 2001, 2002, 2004, 2005, 2006, 2009) nghiên cứu đặc điểm thuỷ văn khả giữ nước số TTV rừng vùng hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình Kết nghiên cứu tác giả cho thấy: Tốc độ hút giữ nước lúc đầu VRR tương đối lớn, từ đến 15 phút đầu đạt tốc độ tối đa, sau theo thời gian lâu dần tốc độ hút giữ nước giảm xuống, sau 24 VRR đạt tới lượng giữ nước tối đa tốc độ hút giữ nước có xu tiến tới 1.3 Định hƣớng cho đề tài luận án Từ phần tổng quan vấn đề nghiên cứu nước, luận án đặt câu hỏi nghiên cứu sau: - VRR bao gồm thành phần nào? Khối lượng chúng sao? - Theo thời gian, diễn biến khối lượng VRR nào? Ảnh hưởng nhân tố chủ yếu tới chúng? - VRR có vai trò với thủy văn rừng? - Có thể dự đoán khối lượng VRR thời điểm năm? Dự báo tương lai khối lượng bao nhiêu? Đây vấn đề quan trọng mà công trình nghiên cứu trước chưa quan tâm mức Trong luận án tác giả đưa kết nghiên cứu để giải vấn đề nêu Đồng thời để làm rõ đặc điểm tích lũy, phân hủy vật chất hữu vai trò sinh thái - thủy văn VRR, cần thiết phải nghiên cứu định vị theo hướng dự báo phát quy luật Đây đòi hỏi việc nghiên cứu chủ đề Việt Nam Chƣơng 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu - Đặc điểm điều kiện lập địa cấu trúc, sinh trưởng rừng - Đặc điểm tích lũy VRR - Đặc điểm phân hủy VRR - Vai trò thủy văn VRR - Dự báo số đặc trưng VRR 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1 Quan điểm phương pháp luận Quan điểm lâm phần: Nghiên cứu đặc điểm VRR cần phải tiếp cận theo trạng thái TTV rừng có đặc trưng khác Chính nghiên cứu đặc điểm sinh thái, thủy văn VRR, luận án quan tâm tới đặc điểm cấu trúc trạng thái rừng Quan điểm sinh thái thủy văn: Vật rơi rụng vừa thành phần sinh thái quan trọng, vừa mắt xích thủy văn có ý nghĩa hệ sinh thái rừng Vì vậy, luận án gắn kết tối đa đặc điểm sinh thái với đặc điểm thủy văn vật rơi rụng, đồng thời trình mô toán học ý mức, tôn trọng quy luật sinh thái thủy văn rừng Phương pháp luận tổng quát luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm hệ thống OTC định vị để xác định mối liên hệ tiêu cụ thể phản ánh đặc trưng tích lũy, phân hủy khả giữ nước VRR với nhân tố có ảnh hưởng quan trọng thời gian ba năm Tiếp theo khái quát hóa thành quy luật so sánh khác biệt trạng thái TTV Từ đưa dự báo nhằm tạo ứng dụng thực tiễn để phát huy đồng thời tối đa chức phòng hộ nguồn nước TTV 2.2.2 Cách tiếp cận Cách tiếp cận đề tài sử dụng số liệu thực nghiệm điều tra định kỳ ô mẫu định vị có điều kiện sinh thái điều kiện trạng thái TTV khác để phát phân tích mối liên hệ tiêu phản ánh đặc điểm tích lũy phân hủy vật chất hữu thực vật vai trò thủy văn VRR với nhân tố có ảnh hưởng chủ yếu 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu tài liệu thứ cấp Đã sử dụng có chọn lọc số liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, tiêu khí hậu thủy văn thời gian năm Trạm Khí tượng Thủy văn Hòa Bình phần số liệu đề tài cấp Bộ: Nghiên cứu đặc điểm tích lũy phân hủy chất hữu thực vật rừng phòng hộ đầu nguồn hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình 2.2.4 Phương pháp bố trí ô mẫu * Bố trí ô mẫu định vị: Đã thiết lập 18 ô mẫu định vị Các ô phân bố trạng thái TTV chủ yếu huyện Đà Bắc thuộc vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình Đây lô rừng đại diện cho trạng thái rừng đặc trưng khu vực nghiên cứu từ xấu đến tốt, từ nghèo đến giàu, từ trảng cỏ, bụi đến rừng tự nhiên rừng trồng; phân bố độ dốc từ 15 - 350 * Phương pháp lập ODB: Trên OTC trạng thái rừng tự nhiên lập 12 ô dạng (ODB)/trạng thái, diện tích m2/ô hình nanh sấu Trạng thái rừng trồng lập ODB/trạng thái, diện tích m2/ô góc vị trí trung tâm OTC Trạng thái trảng cỏ, bụi lập ODB, diện tích m2/ô Ô dạng chia làm phần (mỗi phần m2): phần lót ni lông để xác định lượng VRR; phần để xác định lượng chất hữu phân hủy; phần quét sau lần thu gom VRR, phần để nguyên lấy mẫu đất Vị trí đặt ô chọn theo phương pháp đánh số rút thăm phần/OTC 2.2.5 Phương pháp thu thập số liệu * Thu thập số liệu điều kiện lập địa cấu trúc, sinh trưởng rừng Địa hình điều tra ODB lập OTC gồm: Độ dốc mặt đất, chiều dài sườn dốc, hướng dốc Đặc điểm thổ nhưỡng: Đào phẫu diện đất (1 phẫu diện chính/OTC), xác định loại hình đất, mô tả ghi chép đặc trưng đất Lấy mẫu đất điểm khác OTC để phân tích tính chất vật lý hóa học đất theo TCVN Đặc điểm cấu trúc trạng thái TTV: Điều tra nhân tố: loài cây, tuổi rừng, độ tàn che, đường kính ngang ngực, chiều cao cây, mật độ bình quân, đường kính tán lá, bề dày tán theo phương pháp thường dùng điều tra lâm học Chỉ số diện tích tán (Cai, %) xác định tỷ lệ phần trăm tổng diện tích tán tất cao lâm phần với diện tích đất mà nhóm cao chiếm chỗ Độ tàn che (TC, %) tầng cao điều tra theo phương pháp hệ thống mạng lưới điểm, gồm 100 điểm/ô Điều tra bụi, thảm tươi: Tên xác định theo tên địa phương tên phổ thông Chiều cao trung bình bụi thảm tươi xác định sào khắc vạch có độ xác tới dm Độ che phủ bụi, thảm tươi (CP, %) xác định tỷ lệ phần trăm diện tích chiếm chỗ bụi, thảm tươi diện tích điều tra đất rừng * Đặc điểm tích lũy phân hủy lượng VRR rừng Được thực ODB có diện tích l m2 (l x m), tiến hành thu toàn VRR có ODB Trong điểm đặt lưới (S= m2, Smắt lưới x mm) để thu VRR Lưới đặt cách mặt đất - cm Thu tất VRR lưới với chu kỳ tháng lần thu Thu VRR thời gian năm nghiên cứu Quá trình điều tra tiến hành phân loại phần lấy mẫu phục vụ nghiên cứu Phương pháp lấy mẫu tuân theo quy trình hướng dẫn môn Lâm sinh, Trường Đại học Lâm nghiệp Kích thước VRR điều tra theo phương pháp lấy mẫu đại diện, đo thước dây kẹp palme Số liệu thu thập lần điều tra định kỳ vào ngày cố định quý Độ che phủ VRR (%), xác định tỷ lệ phần trăm diện tích che phủ bề mặt đất vật rơi rụng diện tích điều tra bề mặt đất rừng Điều tra tốc độ phân hủy VRR: Trong phần tư ô mẫu định vị đặt OTC 500 1.000 m2 có diện tích m2, tiến hành điều tra xác định tốc độ phân hủy VRR Thời gian giãn cách hai lần điều tra tốc độ phân hủy phải đảm bảo đủ ngắn để theo dõi trước chúng phân hủy toàn Đề tài tiến hành đo đếm 03 tháng/lần Lượng vật chất hữu phân hủy độ chênh lệch lần đo ô mẫu diện tích m2 Việc thu thập số liệu VRR gắn với việc thu thập nhân tố diễn biến thời tiết định kỳ nghiên cứu Đặc điểm vi sinh vật đất: Được xác định thông qua việc phân tích mẫu đất Mẫu đất lấy theo trạng thái TTV khác đại diện cho khu vực Các mẫu đất lấy độ sâu - 20 cm * Nghiên cứu tác động trình tích lũy phân hủy vật chất hữu thực vật tới khả giữ nước bảo vệ đất rừng phòng hộ đầu nguồn Xác định độ ẩm tự nhiên VRR: Chỉ tiêu xác định cách OTC lấy 200 gam VRR trạng thái tự nhiên (VRR bổ sung, chưa phân hủy), thời điểm lấy vào khoảng 13 giờ, đem sấy khô M 1(g), khối lượng nước tự nhiên chứa VRR khối lượng hao hụt (200 - M1), từ tính khối lượng nước tự nhiên chứa VRR Xác định độ ẩm tối đa VRR: Khả chứa ẩm tối đa VRR xác định phương pháp cân ngâm nước Mỗi OTC lấy 200 gam VRR trạng thái khô, đem ngâm nước 24 giờ, vớt để nước cân tiếp khối lượng m (g) Lượng nước hút thêm m - 200 (g) Chỉ tiêu ta xác định riêng cho cành, lá, phần phân hủy, phần bán phân hủy, phần chưa phân hủy nội suy cho OTC cho héc ta Xác định lượng nước bốc thoát vật lý VRR: Lượng bốc nước VRR xác định phương pháp cân khối lượng VRR hai thời điểm xác định từ 23 phút Trong ODB lấy khoảng 100 gam VRR trạng thái tự nhiên đem cân lượng 11 điểm T4: Dự đoán cho thời điểm T4 dự đoán thời điểm T1, T2 T3 Đã thiết lập 16 phương trình dự đoán khác để sử dụng tùy theo trường hợp Dự báo khối lượng VRR tồn dư: Tại thời điểm T1: Đã đo lượng VRR tồn dư thời điểm dự đoán cho thời điểm T2, T3 T4 Tại thời điểm T2: Đã đo lượng VRR tồn dư thời điểm T2 dự đoán cho thời điểm T1, T3 T4 Tại thời điểm 3: Đã đo lượng VRR tồn dư thời điểm T3 dự đoán cho thời điểm T1, T2 T4 Tại thời điểm T4: Đã đo lượng VRR tồn dư thời điểm dự đoán cho thời điểm T1, T2 T3 Đã thiết lập 12 phương trình dự đoán khác để sử dụng tùy theo trường hợp Cách lựa chọn phương trình dự đoán thích hợp Y với biến số X1, X2, XK thử nghiệm mô dạng hàm số chọn hàm số tốt để mô Y = a + b.lg (X) b (2.10) Y = a.X Y = a + b.X Y = a + a X + a X2 (2.11) (2.12) (2.13) Y = a + b/X Y = a0 + a X (2.14) (2.15) Trong đó: Y - đại lượng phụ thuộc (khối lượng VRR cần dự đoán) Phương trình lựa chọn có hệ số tương quan cao thể mối quan hệ chặt chẽ đại lượng tham số phương trình tồn tổng thể 12 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm điều kiện lập địa, cấu trúc sinh trƣởng rừng 3.1.1 Đặc điểm khí hậu thủy văn Theo số liệu thống kê, Đà Bắc nằm vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, năm chia làm mùa rõ rệt, mùa đông ngắn, lạnh, mưa có độ ẩm cao, thường kéo dài từ tháng 11 năm trước đến hết tháng năm sau Nhiệt độ trung bình hàng năm 23,80C, nhiệt độ lúc cao năm 380C đến 41,80C, nhiệt độ thấp khoảng 60C Lượng mưa trung bình hàng năm 1.703 mm Mưa nhiều tập trung vào cuối tháng đầu tháng 7, 8, hàng năm, có tháng lên đến 336 mm Khô cạn vào tháng 12 tháng Độ ẩm trung bình tương đối ổn định 84%, hàng năm 82% - 87%, chệnh lệch tháng không cao, cao vào tháng 8, tháng với biên độ dao động 86% - 87% Chế độ thuỷ văn huyện Đà Bắc chịu ảnh hưởng nhiều chế độ thuỷ văn sông Đà Với chiều dài chảy qua huyện khoảng 70 km, có diện tích mặt hồ khoảng 7.000 ha, có trữ lượng hàng tỷ m3 nước với lưu lượng thông qua bình quân hàng năm 1.600 m3/s Do địa hình bị chia cắt mạnh nên hình thành số suối lớn như: suối Tuổng, suối Chum, suối Trầm, suối Nhạp, … 3.1.2 Đặc điểm địa hình - thổ nhưỡng 3.1.2.1 Đặc điểm địa hình: Địa hình nơi mang nhiều đặc trưng kiểu địa hình núi cao trung bình, chủ yếu núi đá vôi, độ cao trung bình toàn huyện 560 m so với mực nuớc biển, có nhiều núi cao >1.000 m như: Phu Canh: 1.373 m, Phu Xúc: 1.373 m, Đức Nhân: 1.320 m, Núi Biều: 1.162 m Địa hình chia cắt, phức tạp, độ dốc lớn, có 7.000 diện tích mặt hồ Thủy điện Hòa Bình; yếu tố đặc thù phân bố thành vùng có yếu tố khí hậu, thời tiết, điều kiện tự nhiên tập quán canh tác có điểm khác vùng cao, vùng ven hồ sông Đà vùng thấp 3.1.2.2 Đặc điểm thổ nhưỡng: Kết nghiên cứu số tính chất lý, hóa học đất khu vực nghiên cứu cho thấy đất khu vực nghiên cứu feralit nâu vàng phát triển đá phiến sét * Tính chất lý học đất - Dung trọng: rừng tự nhiên có dung trọng dao động 0,95 - 1,10 g/cm3, sau đến rừng Keo tai tượng (1,10 g/cm3), rừng Luồng (1,20 g/cm3), trảng cỏ, bụi (1,18 g/cm3) Theo bảng đánh giá dung trọng đất Katrinski đất khu vực nghiên cứu thuộc loại đất trồng trọt điển hình đất bị nén - Tỷ trọng đất: Đất trồng Luồng có tỷ trọng đạt giá trị cao (2,38 g/cm3), sau đến rừng nghèo (2,3 g/cm3), rừng Keo tai tượng (2,29 g/cm3), trảng cỏ, bụi (2,28 g/cm3), rừng trung bình (2,2 g/cm3) thấp rừng giàu (2,16 g/cm3) Theo đánh giá tỷ trọng đất Katrinski, đất số trạng thái TTV khu vực nghiên cứu 13 có hàm lượng mùn cao đến trung bình - Độ xốp: Đất rừng tự nhiên trạng thái giàu có độ xốp lớn (56,02%), sau giảm dần rừng trung bình (53,18%), rừng nghèo (52,17%), rừng Keo (51,97%), rừng Luồng (49,58%), trảng cỏ, bụi có độ xốp nhỏ (48,58%) Theo S V Astapop, đánh giá độ xốp (%) đất khu vực nghiên cứu thuộc diện xốp đến xốp trung bình Như đất rừng tự nhiên có độ xốp cao đất rừng trồng trảng cỏ, bụi * Một số tính chất hóa học đất - Độ chua đất: pHKCl độ sâu - 10 cm trảng cỏ, bụi có giá trị lớn (4,19), sau đến rừng trung bình (3,95), rừng nghèo 3,93 giảm dần rừng giàu rừng Keo tai tượng có giá trị (3,86), cuối rừng Luồng (3,75) Ở độ sâu 10 - 30 cm, nhìn chung pHKCl tăng so với độ sâu - 10 cm Chỉ số pHKCl lớn độ sâu trảng cỏ, bụi (4,26) đến rừng nghèo trung bình (3,98); Keo tai tượng (3,97), rừng giàu (3,93) cuối rừng Luồng (3,86) Sở dĩ có khác do: Ở trạng thái rừng tự nhiên, Keo tai tượng có độ che phủ lớn, lượng VRR tương đối dày, bị tác động Tuy nhiên lớp thảm mục chưa bị phân hủy hết phân hủy nên gây giá trị pH thấp (đất chua) Riêng rừng trồng Luồng, hệ rễ mọc chằng chịt, nên lớp thảm khô rụng khó phân hủy đất chua - Hàm lượng mùn (%): Mùn trung bình đất trạng thái TTV giảm theo độ sâu tầng đất Ở độ sâu từ - 10 cm rừng giàu hàm lượng mùn cao (4,86%), lớn gấp 3,0 lần so với rừng trồng Luồng (1,6%) 2,7 lần so với trảng cỏ, bụi (1,82%), sau giảm dần rừng trung bình (4,21%), rừng nghèo (2,78%), rừng Keo tai tượng (1,97%) trảng cỏ, bụi (1,82%) Tương tự độ sâu 10 - 30 cm, hàm lượng mùn cao rừng giàu 3,53%, 3,0% (rừng trung bình), cuối rừng trồng Luồng (1,16%) Theo tiêu đánh giá hàm lượng mùn đất Đỗ Đình Sâm, Nguyễn Ngọc Bình (2001) đất khu vực nghiên cứu có hàm lượng mùn đạt mức trung bình (rừng tự nhiên trạng thái giàu trung bình) đến nghèo mùn trạng thái lại - Hàm lượng đạm tổng số tỷ lệ C/N: Đạm tổng số đất rừng giàu rừng trung bình lớn (0,26% - 0,34%), sau đến rừng Keo tai tượng rừng nghèo (0,17% 0,19%), rừng Luồng (0,1%), trảng cỏ, bụi (0,11%) Theo phương pháp phân tích Kjeldahl đất khu vực nghiên cứu có hàm lượng đạm tổng số đạt mức trung bình (0,1 - 0,15%), riêng rừng trồng Luồng đạt mức nghèo đạm (0,05 - 0,1) 14 3.1.3 Đặc điểm cấu trúc trạng thái TTV 3.1.3.1 Đối với rừng tự nhiên Rừng giàu: Rừng bị tác động với mức độ thấp, trữ lượng rừng cao, cấu trúc rừng chưa bị phá vỡ; rừng có tầng tán; rừng giàu trữ lượng, có độ tàn che > 0,7; có tổng tiết diện ngang > 26 m2/ha, trữ lượng > 250 m3/ha Rừng trung bình: Đây rừng bị tác động có trình phục hồi tốt, rừng có từ tầng tán Độ tàn che từ 0,5 - 0,7 có tổng tiết diện ngang >16 m2/ha, trữ lượng > 120 m3/ha Rừng nghèo: Rừng qua khai thác chọn kiệt, cấu trúc rừng bị phá vỡ hoàn toàn, tán rừng bị phá vỡ thành mảng lớn, tầng sót lại số cao phẩm chất xấu, nhiều dây leo bụi rậm, tre, nứa xâm lấn Độ tàn che 0,3, có tổng tiết diện ngang < 10 m2/ha, trữ lượng < 80 m3/ha + Về tổ thành loài: Tổ thành loài nhân tố định tính chất quần xã thực vật rừng đặc trưng để xác định, phân biệt loại hình quần xã thực vật rừng khác Kết nghiên cứu cho thấy loài rừng tự nhiên phong phú nhìn chung loài có giá trị kinh tế tầng cao lại Trạng thái rừng nghèo kiệt tầng cao loài giá trị kinh tế như: Mán đỉa, Ba bét, Ở tầng loài: Chẹo, Sồi, Dẻ gai, Trâm tía… Tổ thành tầng tái sinh hầu hết trạng thái TTV, bên cạnh loài có mặt tổ thành tầng cao xuất thêm loài có giá trị như: Vàng tâm, Kháo… tạo nên đa dạng phong phú thành phần loài quần xã thực vật rừng + Chỉ số đa dạng tầng gỗ: giảm dần theo thứ tự: rừng giàu -> rừng trung bình -> rừng nghèo Quần xã thực vật có tính đa dạng cao mức độ ổn định trình tuần hoàn vật chất lớn Qua thể ổn định tuần hoàn thủy văn rừng, VRR mắt xích quan trọng 3.1.3.2 Đối với rừng trồng Rừng Keo tai tượng: khu vực nghiên cứu rừng Keo có độ tuổi 5, mật độ, cấu trúc tầng khác Kết nghiên cứu cho thấy rừng có độ tàn che đạt từ 0,5 trở lên Tuy nhiên, rừng có độ tàn che thấp độ che phủ tái sinh, bụi thảm tươi cao (0,4 - 0,7) Dưới rừng Keo, tổ thành tái sinh đơn giản, khoảng loài/m2 Mật độ trung bình 1.400 - 1.500 cây/ha Rừng Luồng: Đa số rừng Luồng trồng từ năm 2000, có cấu trúc gồm tầng với tầng thảm tươi bên Tuy nhiên, với đặc điểm rừng trồng Luồng lớp bụi, thảm tươi gỗ tái sinh với mật độ thấp, chiều cao trung bình 0,7 m, độ che phủ 30 - 60% Mật độ trồng lại 400 - 600 khóm/ha, tương đương 4.100 - 5.000 cây/ha 15 3.1.3.3 Trảng cỏ, bụi Chủ yếu nương rẫy bỏ hoang sau trình canh tác hiệu Lớp phủ thực vật chủ yếu loài cỏ Lá tre, Dương xỉ, Bông hôi, cỏ Chỉ, Lấu… số tiên phong như: Ba soi, Ba bét, Hu đay, v.v 3.1.4 Một số đặc trưng trạng thái TTV Ở khu vực nghiên cứu: Rừng giàu khoảng 1,5%, rừng trung bình 6,7%, lại chủ yếu rừng tự nhiên nghèo kiệt, rừng phục hồi rừng núi đá Trạng thái rừng giàu có mật độ trung bình 647 cây/ha, đường kính bình quân 22,4 cm, chiều cao bình quân 16,1 m, tiết diện ngang bình quân 29,1 m2/ha, trữ lượng bình quân 258,2 m3/ha Trạng thái rừng trung bình có mật độ trung bình 583 cây/ha, đường kính bình quân 20,3 cm, chiều cao bình quân 14,2 m, tiết diện ngang bình quân 18,8 m 2/ha, trữ lượng bình quân 181,9 m3/ha Trạng thái rừng nghèo có mật độ trung bình 483 cây/ha, đường kính bình quân 15,6 cm, chiều cao bình quân 10,0 m, tiết diện ngang bình quân 9,7 m2/ha, trữ lượng bình quân 79,9 m 3/ha Rừng Keo tai tượng có mật độ trung bình 517 cây/ha, đường kính bình quân 13,9 cm, chiều cao bình quân 12,9 m, tiết diện ngang bình quân 8,3 m2/ha, trữ lượng bình quân 58,6 m 3/ha Rừng trồng khu vực nghiên cứu trồng đất sau bỏ hóa, thực theo chương trình 135, 747, dự án 661, … Loài trồng chủ yếu Keo tai tượng, Luồng Tuy nhiên, diện tích rừng trồng sinh trưởng, phát triển bình thường Trảng cỏ, bụi hình thành hoạt động du canh người dân địa phương chủ yếu có tiên phong ưa sáng như: Ba soi, Ba bét mọc rải rác xen kẽ bụi Ngoài ra, có số tái sinh như: Ngát, Chẹo, Ràng ràng, Hu đay, Lớp TTV phát triển mạnh 3.2 Đặc điểm tích lũy VRR 3.2.1 Thành phần VRR Trong trạng thái TTV thành phần VRR có khác lượng rơi, cành phận rơi rụng khác Đối với rừng Luồng chiếm nhiều so với trạng thái TTV khác 84,2%, ngược lại thành phần VRR cành lại thấp (8,3%) Nhóm có khối lượng cao nhất, chiếm 71,6 - 84,2%; tiếp đến nhóm cành, chiếm 8,3 - 21,6%; thấp thành phần khác, chiếm 6,3 - 9,1% tổng lượng VRR có 3.2.2 Vật rơi rụng bổ sung 3.2.2.1 Tổng khối lượng VRR bổ sung Tổng khối lượng VRR bổ sung xuống rừng cao trạng thái rừng giàu, bình quân 28,6 tấn/ha/năm, tiếp đến trạng thái rừng trung bình 23,8 tấn/ha/năm, rừng Luồng 20,6 tấn/ha/năm, rừng Keo tai tượng 17,3 tấn/ha/năm, rừng nghèo 17,2 tấn/ha/năm thấp trạng thái trảng cỏ, bụi 7,6 tấn/ha/năm Khối lượng VRR bổ sung có chênh lệch lớn trạng thái TTV Khối lượng VRR bổ sung bình quân 16 hàng năm trạng thái rừng giàu gấp 1,2 lần rừng trung bình; gấp 1,7 lần rừng nghèo Keo tai tượng; gấp 1,4 lần rừng Luồng gấp tới 3,8 lần trảng cỏ, bụi Điều cho thấy, suất chất lượng rừng cao khối lượng VRR bổ sung lớn 3.2.2.2 Diễn biến lượng VRR bổ sung trạng thái TTV Hệ số biến động cao trạng thái trảng cỏ, bụi 31,2% tiếp đến rừng nghèo 24,0%, rừng Luồng 22,1%, rừng Keo tai tượng 19,8%, rừng trung bình 19,7% thấp trạng thái rừng giàu 17,2% Qua cho thấy, trạng thái TTV mang tính ổn định cấu trúc (thành phần loài, suất… ) rừng giàu biến động khối lượng VRR bổ sung thấp trạng thái rừng nghèo có biến động lớn cấu trúc có biến động cao 3.2.3 Đặc điểm VRR tồn dư Khối lượng VRR tồn dư giảm dần theo thứ tự trạng thái TTV sau: rừng giàu -> Keo tai tượng -> Luồng -> Rừng trung bình -> Rừng nghèo -> Trảng cỏ, bụi Hệ số biến động khối lượng VRR tồn dư trạng thái rừng giàu dao động từ 11,6% - 21,5%, trung bình 16,4%; rừng trung bình dao động từ 13,6% - 26,5%, trung bình 19,6%; rừng nghèo dao động từ 18,9% - 34,1%, trung bình 28,5%; rừng Luồng dao động từ 12,1% 30,9%, trung bình 22,5%; rừng Keo tai tượng dao động từ 9,7% - 28,9%, trung bình 20,2%; trảng cỏ, bụi dao động từ 19,7% - 38,9%, trung bình 28,9% 3.3 Đặc điểm phân hủy VRR 3.3.1 Tổng khối lượng VRR phân hủy trạng thái TTV Tổng khối lượng VRR phân hủy rừng cao trạng thái rừng giàu, bình quân 27,9 tấn/ha/năm, tiếp đến trạng thái rừng trung bình 22,7 tấn/ha/năm, rừng Luồng 19,4 tấn/ha/năm, rừng Keo tai tượng 17,0 tấn/ha/năm, rừng nghèo 16,6 tấn/ha/năm thấp trạng thái trảng cỏ, bụi 7,4 tấn/ha/năm Khối lượng VRR phân hủy có chênh lệch lớn trạng thái TTV Khối lượng VRR phân hủy bình quân hàng năm trạng thái rừng giàu gấp 1,2 lần rừng trung bình; gấp 1,7 lần rừng nghèo; gấp 1,6 lần rừng Keo tai tượng; gấp 1,4 lần rừng Luồng gấp 3,8 lần trảng cỏ, bụi Khối lượng VRR phân hủy phụ thuộc lớn vào tổng khối lượng VRR mặt đất, lượng nhiều khối lượng VRR phân hủy lớn Mặt khác lượng VRR lớn tạo điều kiện tốt độ ẩm hoạt động vi sinh vật giúp cho trình phân hủy VRR diễn thuận lợi Về mặt thời điểm, phân hủy có độ trễ, diễn muộn so với trình bổ sung VRR 3.3.2 Diễn biến khối lượng VRR phân hủy Hệ số biến động khối lượng VRR phân hủy trạng thái rừng giàu dao động từ 11,6% - 22,0%, trung bình 17,9%; rừng trung bình dao động từ 14,7% - 28,5%, trung bình 21,8%; rừng nghèo dao động từ 18,9% - 31,5%, trung bình 26,2%; rừng Luồng dao động 17 từ 16,9% - 26,5%, trung bình 21,2%; rừng Keo tai tượng dao động từ 12,1% - 28,5%, trung bình 20,1%; trảng cỏ, bụi dao động từ 22,1% - 38,5%, trung bình 30,1% Mối quan hệ lượng VRR bổ sung, phân hủy tồn dư: Mặc dù quan hệ với có thời điểm tỷ lệ nghịch tỷ lệ thuận tổng khối lượng VRR bổ sung tổng khối lượng VRR xét thời gian dài (BS =PH) Tuy nhiên, có tính chất “động” có luân chuyển từ thời điểm sang thời điểm khác hay từ năm sang năm khác tính khoảng thời gian ngắn cho thấy tổng khối lượng VRR bổ sung tổng khối lượng VRR bị phân hủy xấp xỉ nhau, tức là: BS ≈ PH Mặc dù BS ≈ PH nhìn thấy VRR rừng, chí khối lượng VRR tồn dư hàng chục có lệch pha BS với PH 3.3.3 Tốc độ phân hủy VRR Khối lượng VRR phân hủy thời gian nghiên cứu biến động lớn trạng thái TTV Lượng VRR phân hủy dao động từ 7,4 tấn/ha/năm (trạng thái trảng cỏ, bụi) đến 27,9 tấn/ha/năm (trạng thái rừng tự nhiên rừng giàu), trung bình trạng thái TTV 18,5 tấn/ha/năm Trong thời gian nghiên cứu tốc độ phân hủy bình quân tháng VRR trạng thái TTV 1,5 tấn/ha/tháng, thấp trạng thái trảng cỏ, bụi tốc độ phân hủy 0,6 tấn/ha/tháng cao trạng thái rừng tự nhiên rừng giàu 2,3 tấn/ha/tháng Tốc độ phân hủy rừng giàu gấp 3,8 lần trạng thái trảng cỏ, bụi, gấp 1,6 lần rừng Keo tai tượng, gấp 1,4 lần rừng Luồng, gấp 1,7 lần rừng nghèo gấp 1,2 lần rừng trung bình Tại thời điểm năm, tốc độ phân hủy cao thời điểm T3 bình quân tấn/ha/tháng, tiếp thời điểm T4 bình quân 1,8 tấn/ha/tháng thời điểm T2 1,4 tấn/ha/tháng, thấp thời điểm T1 đạt 0,9 tấn/ha/tháng 3.3.4 Tác động vi sinh vật phân hủy VRR Độ che phủ lớp phủ thực vật có ảnh hưởng lớn đến phát sinh, phát triển vi sinh vật đất Số lượng nhóm vi sinh vật đất cao rừng tự nhiên (1,9 - 2,9).108 CFU/g, loại rừng trồng (Keo, Luồng): (3,3 - 4,2).107 CFU/g, thấp trảng cỏ, bụi (1,4.106 CFU/g) Hoạt tính sinh học nhóm vi sinh vật chức giảm mạnh từ đất có rừng đến đất trảng cỏ, bụi Tính đa dạng vi sinh vật giảm dần từ đất rừng từ nhiên, rừng trồng, trảng cỏ, bụi Sự đa dạng thể rõ đất rừng tự nhiên (20 giống), đất rừng trồng 14 - 15 giống, đất trảng cỏ, bụi 14 giống Như vậy, với loại đất, tính đa dạng vi sinh vật khác nhau, đặc biệt khác thành phần loài 3.4 Vai trò thủy văn VRR 3.4.1 Quá trình giữ nước VRR VRR che phủ đất rừng nên có tác dụng: (1) làm giảm thiểu chia cắt động xâm kích trực tiếp giọt mưa lọt tán tác động đến đất rừng, qua (i) không 18 gây xói mòn bắn tóe, phá vỡ kết cấu lớp đất mặt đất rừng; (ii) không làm xáo trộn bề mặt đất rừng, phá vỡ lỗ hổng tự nhiên, khe mao quản đất không làm mất, biến dạng đặc điểm, đặc trưng vốn có đất rừng làm tăng hiệu tối đa thấm giữ nước đất rừng; (2) VRR che phủ bề mặt đất rừng làm hạn chế bốc thoát nước đất rừng, qua tăng hiệu giữ nước đất rừng; (3) hạn chế phát sinh phát triển cỏ dại, nâng cao hiệu tái sinh tự nhiên rừng, v.v… 3.4.2 Đặc điểm hút nước VRR Tốc độ hút nước VRR tăng dần theo thứ tự: phần chưa phân hủy (CPH) - bán phân hủy (BPH) - phân hủy (PH), đồng thời tốc độ hút nước giảm dần thời gian hút nước tăng lên (từ 0,25 đến 24 giờ) Như vậy, mức độ phân hủy VRR thời gian hút nước VRR ảnh hưởng rõ nét đến lượng nước hút Lượng nước hút tăng dần từ phần chưa phân hủy đến bán phân hủy phân hủy Ở phần tư đầu, lượng nước hút phần bán phân hủy lớn phần chưa phân hủy 1,32 lần, phần phân hủy lớn phần chưa phân hủy bán phân hủy 1,22 1,61 lần Tại thời điểm hút nước 24 giờ, trị số 1,18 1,43 lần Về khía cạnh này, phân hủy VRR có tác dụng rõ rệt vai trò sinh thái thủy văn rừng Ảnh hưởng rõ rệt thời gian hút nước đến lượng nước hút VRR thể chỗ, lượng nước hút tăng dần thời gian tăng lên đạt ổn định vào lúc 24 Lượng nước hút lúc bão hòa (lúc 24 giờ) cao lượng nước hút thời điểm 0,25 phận chưa phân hủy, bán phân hủy phân hủy biến động 1,47, 1,33 1,30 lần Lượng nước hút phần phân hủy lớn nhất, lại tăng chậm kể từ thời điểm hút nước đến thời điểm bão hòa 3.4.3 Khả giữ nước tối đa VRR Kết nghiên cứu cho thấy, lượng nước giữ tối đa trạng thái TTV khác nhau, cao trạng thái rừng giàu (2,24 mm) thấp trảng cỏ, bụi (0,8 mm) Tỷ lệ lượng nước tối đa (%) VRR trạng thái TTV khác có chênh lệch thành phần VRR khác nhau, mức độ phân hủy khác Ngoài ra, lượng nước tầng phân hủy tầng bán phân hủy tương đối lớn gây Theo quy luật chung, tỷ lệ lượng nước giữ tối đa VRR giảm dần theo thứ tự: phân hủy > bán phân hủy > chưa phân hủy tất trạng thái TTV 3.4.4 Hệ số độ thô VRR Kết nghiên cứu cho thấy, hệ số độ thô trạng thái rừng giàu lớn (18,65), lớn 4,1 lần so với hệ số độ thô trạng thái trảng cỏ, bụi Như vậy, mặt sinh thái thủy văn rừng, hiệu giữ nước VRR không lớn hiệu cản trở dòng nước bề mặt đất dốc đáng kể, thể qua hệ số độ thô 19 3.4.5 Ảnh hưởng VRR đến khả thấm nước đất rừng Kết nghiên cứu cho thấy, tốc độ thấm nước trung bình năm đất rừng tự nhiên trạng thái giàu cao (13,5 mm/phút) gấp 1,4 lần tốc độ thấm nước trạng thái trảng cỏ, bụi (9,4 mm/phút) Kết cho thấy, tốc độ thấm nước tỷ lệ thuận với khối lượng VRR tồn dư Khối lượng VRR tồn dư nhiều tốc độ thấm nước lớn ngược lại Do TTV nguyên nhân gián tiếp gây thấm nước, nguyên nhân chủ yếu độ xốp độ ẩm tầng đất mặt đất rừng 3.4.6 Ảnh hưởng VRR đến hệ số xói mòn đất rừng 3.4.6.1 Xác định hệ số xói mòn - Hệ số xói mòn mưa: Kết nghiên cứu cho thấy, hệ số xói mòn mưa địa điểm nghiên cứu lớn: 891,33 - 1038,53, chưa đạt đến mức nguy hiểm (R > 1.200) (Nguyễn Trọng Hà, 1996) Kết phù hợp với kết nghiên cứu Nguyễn Trọng Hà (1996) cho phần lớp diện tích phía Bắc Việt Nam tiềm xói mòn mưa lớn (R= 700 -1.200) - Hệ số xói mòn đất: Kết nghiên cứu cho thấy, hệ số xói mòn đất giảm dần theo thứ tự: rừng Keo tai tượng (k=0,28) -> rừng Luồng (k=0,27)-> trảng cỏ, bụi (k=0,23)-> rừng nghèo (k=0,22)-> rừng trung bình (k=0,20)-> rừng giàu (k=0,15) Riêng trạng thái trảng cỏ, bụi có tổng khối lượng VRR thấp chúng có rễ số loài cỏ đan dày vào với tạo thành lớp vật cản có tác dụng chống xói mòn tốt Trong đó, trạng thái rừng Keo tai tượng rừng Luồng có nhiều chỗ mặt đất trống trơn che phủ bụi xói mòn diễn lớn Do đó, hệ số xói mòn đất trạng thái trảng cỏ, bụi khu vực nghiên cứu có hệ số xói mòn đất thấp so với rừng trồng 3.4.6.2 Ảnh hưởng lượng VRR tồn dư độ che phủ VRR đến xói mòn đất Kết nghiên cứu cho thấy, độ che phủ khối lượng VRR tồn dư có ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất Khi khối lượng VRR tồn dư nhiều, độ che phủ lớn lượng xói mòn đất giảm ngược lại Hay nói cách khác, độ che phủ khối lượng VRR tồn dư tỷ lệ thuận với chúng tỷ lệ nghịch với khối lượng đất xói mòn Do cần tăng độ che phủ VRR để giảm thiểu xói mòn đất 3.4.6.3 Ảnh hưởng thảm mục đến tiêu giảm lượng nước chảy bề mặt Kết cho thấy, VRR trạng thái thô (chưa phân hủy) hút lượng nước 2,23 lần khối lượng khô (222,96%), VRR phân hủy 30, 40 60% hút lượng nước tương ứng gấp 2,51, 2,61, 2,79 lần khối lượng khô (ở phần VRR phân hủy có khả hút nước lớn so với phần chưa phân hủy phần bán phân hủy) Tỷ lệ lượng nước giữ hữu hiệu VRR trạng thái TTV có sai khác rõ rệt Tỷ lệ lượng nước giữ hữu hiệu VRR dao động từ 182% (trảng cỏ, bụi) đến 289% (trạng thái rừng giàu), bình quân đạt 20 228% hay gấp 2,28 lần khối lượng khô Như vậy, VRR có khả giữ lượng nước thấp 0,7 - 2,02 mm, nên tác dụng nhiều cho việc tiêu giảm nước đỉnh lũ lưu lượng nước lũ, không nên coi có hiệu bảo vệ nguồn nước chảy vào sông ngòi, không thực vật hấp thu, mà thông qua bốc thoát nước trở lại khí Lợi ích VRR chỗ, nhờ có che phủ VRR mà làm giảm lượng nước bốc hơi, qua bảo tồn nước đất 3.5 Dự báo số đặc trƣng VRR Trong trạng thái TTV khu vực nghiên cứu, rừng trồng Keo tai tượng có thời gian tồn không dài, rừng Luồng trảng cỏ, bụi có biến động lớn, nên đề tài không dự báo đặc trưng cho trạng thái TTV kết dự báo có ý nghĩa thực tiễn Đề tài dự báo số đặc trưng VRR trạng thái rừng tự nhiên trạng thái tồn lâu dài theo thời gian 3.5.1 Dự báo khối lượng VRR bổ sung Kết nghiên cứu cho thấy, hệ số xác định R2 phương trình Y=a+ b*X dao động từ 0,49 đến 0,99 Như vậy, quan hệ lượng VRR bổ sung với VRR tồn dư tồn mức tương quan vừa phải đến chặt theo dạng phương trình Y=a+ b*X 3.5.2 Dự báo khối lượng VRR tồn dư Kết nghiên cứu cho thấy, hệ số xác định R2 phương trình Y=a+ b*X dao động từ 0,64 đến 0,99 Như vậy, khẳng định, quan hệ lượng VRR bổ sung với VRR tồn dư tồn mức tương quan vừa phải đến chặt theo dạng phương trình Y=a+ b*X Giá trị Sig tất phương trình nhỏ 0,05 cho thấy phương trình tham số phương trình tồn thể tồn phương trình Mặc dù vậy, R2 số cặp tương quan nhận trị số thấp (dưới 0,85) Vì vậy, để tăng độ tin cậy dự báo, cần loại bỏ số phương trình 3.5.3 Dự báo khối lượng VRR phân hủy Kết nghiên cứu cho thấy, nhận thấy, hệ số xác định R2 phương trình Y=a+ b*X dao động từ 0,48 đến 0,99 Như vậy, khẳng định, quan hệ lượng VRR bổ sung với VRR tồn dư tồn mức tương quan vừa phải đến chặt theo dạng phương trình Y=a+ b*X Giá trị Sig tất phương trình nhỏ 0,05 cho thấy phương trình tham số phương trình tồn thể tồn phương trình Các phương trình góp phần dự báo số đặc trưng VRR như: khối lượng VRR bổ sung, tồn dư, phân hủy thời điểm khác năm Tuy nhiên, việc dự báo vào khối lượng VRR tồn dư có rừng để dự báo cho trạng thái rừng giàu, rừng trung bình rừng nghèo, nên kết dự báo có sai số sử dụng cao có biến động lớn khối lượng VRR tồn dư có rừng Mặt khác, khái niệm "rừng giàu", "rừng trung bình", "rừng nghèo" có 21 biến động lớn, nên kết dự báo cho trạng thái rừng có sai số lớn Mặc dù vậy, phương pháp dự báo nhanh, đơn giản, dễ làm, dễ thực Phương pháp sử dụng cần dự báo nhanh không yêu cầu cao độ xác Để hạn chế nhược điểm nội dung dự báo trên, luận án tiếp tục nghiên cứu đưa phương pháp dự báo số đặc trưng VRR với tham gia nhân tố có ảnh hưởng tới VRR, gồm: i) khối lượng VRR tồn dư thời điểm dự báo Wtdư; ii) trữ lượng rừng thời điểm dự báo M Về lý luận thực tiễn, nhân tố có ảnh hưởng quan trọng đến VRR Kết thể sau Thời điểm Phƣơng trình dự báo khối lƣợng VRR bổ sung R2 Sig T1 YWBS= - 0,8184 + 0,4638*Wtdư + 0,0063*M 0,85 4E-05 T2 YWBS= 0,9239 + 0,0830*Wtdư + 0,0080*M 0,80 2E-04 T3 YWBS= 0,6384 + 0,3426*Wtdư + 0,0082*M 0,86 2E-05 T4 YWBS= 1,2591 + 0,4798*Wtdư + 0,0163*M 0,90 2E-06 R2 Sig Thời điểm Phƣơng trình dự báo khối lƣợng VRR phân hủy T1 YWPH= 1,0413 + 0,0088*Wtdư + 0,0143*M 0,86 2E-02 T2 YWPH= 0,9475 + 0,2509*Wtdư + 0,0091M 0,87 9E-06 T3 YWPH= 0,9239 + 0,6047*Wtdư + 0,0079*M 0,89 5E-06 T4 YWPH= 1,4727 + 0,2413*Wtdư + 0,0140*M 0,80 2E-04 Kết nghiên cứu cho thấy, quan hệ F (Wtdư, M) có hệ số tương quan R từ 0,66 đến 0,90, nên quan hệ khối lượng VRR với nhân tố (Wtdư, M) mức chặt Giá trị Sig nhỏ 0,05, nên tham số phương trình tồn qua khẳng định tồn phương trình Từ kết xác định tham số phương trình dự đoán khối lượng VRR bổ sung phân hủy xây dựng bảng tra khối lượng VRR bổ sung phân hủy thời điểm năm Ví dụ: Nếu biết M=100 m3/ha, sử dụng bảng tra sau: + Nếu đo thời điểm T1, giá trị Wtdư=11 tấn/ha, tra giá trị tương ứng khối lượng VRR bổ sung 4,91 tấn/ha khối lượng VRR phân hủy 2,57 tấn/ha + Nếu đo thời điểm T2, giá trị Wtdư=9,5 tấn/ha, tra giá trị tương ứng khối lượng VRR bổ sung 2,51 tấn/ha khối lượng VRR phân hủy 4,24 tấn/ha Tương tự tra thời điểm T3 T4 tùy theo người sử dụng cần xác định khối lượng VRR tồn dư thời điểm năm Nhận xét chung: Các phương trình giúp người sử dụng xác định khối lượng VRR bổ sung phân hủy thời điểm khác năm Tuy nhiên, phương pháp phức tạp việc xác định khối lượng VRR tồn dư (Wtdư) cần phải xác định thêm trữ lượng Nhưng theo phương pháp độ xác cao hạn chế sai số biến động khối lượng VRR tồn dư gây nên phản ánh 22 tốt biến động trạng thái thảm thực vật Vì vậy, tùy theo mức độ xác yêu cầu mục đích người sử dụng mà sử dụng hai phương pháp xác định khối lượng VRR nêu 3.5.4 Dự báo lượng nước giữ tối đa lượng nước giữ hữu hiệu vật rơi rụng Từ kết nghiên cứu lượng nước giữ tối đa lượng nước giữ hữu hiệu vật rơi rụng xây dựng bảng tra lượng nước giữ tối đa lượng nước giữ hữu hiệu vật rơi rụng tồn dư đất rừng Thông qua bảng tra xác định nhanh lượng nước giữ tối đa lượng nước giữ hữu hiệu vật rơi rụng Việc sử dụng bảng tra đơn giản, từ số liệu khối lượng khô vật rơi rụng tồn dư điều tra thực địa tra lượng nước giữ tối đa lượng nước giữ hữu hiệu tương ứng Tra lượng nước giữ tối đa - Khối lượng khô vật rơi rụng tồn dư tấn/ha, tương ứng có lượng nước giữ tối đa 13,6 tấn/ha độ dày (hay gọi độ sâu giữ nước) 1,36 mm Tra lượng nước giữ hữu hiệu - Khối lượng khô vật rơi rụng tồn dư tấn/ha - Độ ẩm tự nhiên vật rơi rụng 10%, tương ứng có lượng nước giữ hữu hiệu 12,23 tấn/ha hay 1,22 mm - Độ ẩm tự nhiên vật rơi rụng 15%, tương ứng có lượng nước giữ hữu hiệu 11,55 tấn/ha hay 1,16 mm - Độ ẩm tự nhiên vật rơi rụng 20%, tương ứng có lượng nước giữ hữu hiệu 10,87 tấn/ha hay 1,09 mm - Độ ẩm tự nhiên vật rơi rụng 25%, tương ứng có lượng nước giữ hữu hiệu 10,19 tấn/ha hay 1,02 mm - Độ ẩm tự nhiên vật rơi rụng 30%, tương ứng có lượng nước giữ hữu hiệu 9,51 tấn/ha hay 0,95 mm - Độ ẩm tự nhiên vật rơi rụng 35%, tương ứng có lượng nước giữ hữu hiệu 8,83 tấn/ha hay 0,88 mm - Độ ẩm tự nhiên vật rơi rụng 40%, tương ứng có lượng nước giữ hữu hiệu 8,15 tấn/ha hay 0,82 mm 23 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ Kết luận - Đặc điểm tích lũy VRR Trong trạng thái TTV thành phần VRR có khác lượng rơi, cành phận rơi rụng khác Nhóm có khối lượng cao nhất, chiếm 71,6 - 84,2%; tiếp đến nhóm cành, chiếm 8,3 - 21,6%; thấp thành phần khác, chiếm 6,3 - 9,1% tổng lượng VRR có Khối lượng VRR bổ sung bình quân hàng năm trạng thái rừng có chênh lệch lớn Khối lượng VRR bổ sung xuống rừng năm trạng thái rừng giàu gấp 1,2 lần rừng trung bình, gấp 1,7 lần rừng nghèo Keo tai tượng, gấp 1,4 lần rừng Luồng gấp tới 3,8 lần trảng cỏ, bụi Khối lượng VRR tồn dư giảm dần theo thứ tự từ trạng thái TTV rừng giàu -> Keo tai tượng -> Luồng -> Rừng trung bình -> Rừng nghèo -> Trảng cỏ, bụi Nguyên nhân dẫn tới khác biệt số lượng VRR trạng thái TTV rừng có khác đặc điểm phân hủy thảm mục vi sinh vật đất - Đặc điểm phân hủy VRR Khối lượng VRR phân hủy khối lượng VRR bổ sung năm gần phụ thuộc lớn vào tổng khối lượng VRR mặt đất, lượng nhiều khối lượng VRR phân hủy lớn Nhưng mặt thời điểm, phân hủy có độ trễ, diễn muộn so với trình bổ sung VRR Mối quan hệ lượng VRR bổ sung, phân hủy tồn dư có thời điểm tỷ lệ nghịch tỷ lệ thuận tổng khối lượng VRR bổ sung tổng khối lượng VRR xét thời gian dài (BS =PH) Tốc độ phân hủy trạng thái rừng giàu gấp 3,8 lần trạng thái trảng cỏ, bụi, gấp 1,6 lần rừng Keo tai tượng, gấp 1,4 lần rừng Luồng, gấp 1,7 lần rừng nghèo gấp 1,2 lần rừng trung bình Độ che phủ lớp phủ thực vật có ảnh hưởng lớn đến phát sinh, phát triển vi sinh vật đất Số lượng nhóm vi sinh vật đất cao rừng tự nhiên (1,9 - 2,9).108 CFU/g, loại rừng trồng (Keo, Luồng): (3,3 4,2).107 CFU/g, thấp trảng cỏ, bụi (1,4.106 CFU/g) Hoạt tính sinh học nhóm vi sinh vật chức giảm mạnh từ đất có rừng đến đất trảng cỏ, bụi Tính đa dạng vi sinh vật giảm dần từ đất rừng từ nhiên (20 giống), rừng trồng (14 15 giống), trảng cỏ, bụi (14 giống) Như vậy, với loại đất, tính đa dạng vi sinh vật khác nhau, đặc biệt khác thành phần loài - Vai trò thủy văn VRR Tốc độ hút nước VRR tăng dần theo thứ tự: phần chưa phân hủy - bán phân hủy - phân hủy, đồng thời tốc độ hút nước giảm dần thời gian hút nước tăng lên (từ 0,25 đến 24 giờ) Lượng nước giữ tối đa trạng thái TTV khác nhau, cao trạng thái rừng giàu thấp trảng cỏ, bụi Tỷ lệ lượng nước giữ tối đa 24 VRR giảm dần theo thứ tự: phần phân hủy > phần bán phân hủy > phần chưa phân hủy tất trạng thái TTV rừng Hệ số độ thô trạng thái rừng giàu lớn (18,65), lớn 4,1 lần so với trạng thái trảng cỏ, bụi Về mặt sinh thái thủy văn rừng, hiệu giữ nước VRR không lớn hiệu cản trở dòng nước bề mặt đất dốc đáng kể, thể qua hệ số độ thô Tốc độ thấm nước đất rừng tự nhiên trạng thái giàu cao thấp trảng cỏ, bụi Hệ số xói mòn mưa địa điểm nghiên cứu lớn 891,33 – 1038,53 Hệ số xói mòn đất giảm dần theo thứ tự: rừng Keo tai tượng -> rừng Luồng -> trảng cỏ, bụi -> rừng nghèo > rừng trung bình -> rừng giàu Tỷ lệ lượng nước giữ hữu hiệu VRR dao động từ 182% (trảng cỏ, bụi), đến 289% (trạng thái rừng giàu), bình quân đạt 228% hay gấp 2,28 lần khối lượng khô - Dự báo số đặc trưng VRR Trên sở thử nghiệm phương trình tương quan, luận án chọn phương trình dạng Y=a+b*X có hệ số tương quan cao nhất, mô tốt mối quan hệ đại lượng tồn dư (X) với đại lượng bổ sung (Y) Phương pháp thứ hai lựa chọn để dự báo số đặc trưng VRR với nhân tố: i) khối lượng VRR tồn dư thời điểm dự báo (Wtdư); ii) trữ lượng rừng thời điểm dự báo (M) Đã đưa phương trình hệ thống bảng tra để giúp người sử dụng xác định khối lượng VRR bổ sung phân hủy thời điểm khác năm Xây dựng bảng tra lượng nước giữ tối đa lượng nước giữ hữu hiệu vật rơi rụng thông qua khối lượng tồn dư đất rừng Tồn - Số lượng mẫu thời gian nghiên cứu chưa nhiều nên gây sai số việc xác định số đặc trưng VRR - Điều kiện nghiên cứu khó khăn nên thời điểm điều tra định kỳ có chênh lệch từ - ngày Điều có ảnh hưởng tới kết so sánh đặc trưng VRR khoảng thời gian khác nhau, không đáng kể DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Dƣơng Thanh Hải, Phạm Văn Điển (2010), “Một số đặc điểm VRR tán TTV xã Vầy Nưa vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình”, Tạp chí Nông nghiệp PTNT, số 14, tr 91 -98 Phạm Văn Điển, Dƣơng Thanh Hải (2011), “Xác định hệ số xói mòn mưa hệ số xói mòn đất vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình”, Tạp chí Nông nghiệp PTNT, số 5, tr 93 -98 Nguyễn Minh Thanh, Dƣơng Thanh Hải (2013), “Tính chất lý, hoá học đất số trạng thái TTV xã Vầy Nưa, huyện Đà Bắc, tỉnh Hòa Bình”, Tạp chí Nông nghiệp PTNT, số 3+4, tr 209-217 Nguyễn Minh Thanh, Dƣơng Thanh Hải (2013), “Ảnh hưởng số trạng thái TTV đến môi trường đất xã Vầy Nưa, huyện Đà Bắc, tỉnh Hòa Bình”, Tạp chí Nông nghiệp PTNT, số 19, tr 107-113 Nguyễn Minh Thanh, Dƣơng Thanh Hải (2014), “Một số đặc điểm vi sinh vật đất trạng thái TTV rừng huyện Đà Bắc, tỉnh Hòa Bình”, Tạp chí Nông nghiệp PTNT, số 9, tr 110-115 [...]... phân hủy VRR và thời gian hút nước của VRR đều ảnh hưởng rõ nét đến lượng nước hút của nó Lượng nước hút tăng dần từ phần chưa phân hủy đến bán phân hủy và phân hủy Ở một phần tư giờ đầu, lượng nước hút của phần bán phân hủy lớn hơn của phần chưa phân hủy 1,32 lần, của phần đã phân hủy lớn hơn của phần chưa phân hủy và bán phân hủy lần lượt là 1,22 và 1,61 lần Tại thời điểm hút nước 24 giờ, những trị... BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1 Dƣơng Thanh Hải, Phạm Văn Điển (2010), “Một số đặc điểm của VRR dưới tán TTV ở xã Vầy Nưa vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình , Tạp chí Nông nghiệp và PTNT, số 14, tr 91 -98 2 Phạm Văn Điển, Dƣơng Thanh Hải (2011), “Xác định hệ số xói mòn do mưa và hệ số xói mòn đất ở vùng ven hồ thủy điện tỉnh Hòa Bình , Tạp chí Nông nghiệp và PTNT, số 5, tr 93 -98 3 Nguyễn Minh Thanh, Dƣơng... 1,18 và 1,43 lần Về khía cạnh này, sự phân hủy VRR có tác dụng rõ rệt về vai trò sinh thái và thủy văn rừng Ảnh hưởng rõ rệt nhất của thời gian hút nước đến lượng nước hút của VRR được thể hiện ở chỗ, lượng nước hút tăng dần khi thời gian tăng lên và đạt ổn định vào lúc 24 giờ Lượng nước hút lúc bão hòa (lúc 24 giờ) cao hơn lượng nước hút tại thời điểm 0,25 giờ của các bộ phận chưa phân hủy, bán phân hủy. .. khác biệt này là do số lượng VRR ở các trạng thái TTV rừng có sự khác nhau và đặc điểm phân hủy thảm mục của vi sinh vật đất - Đặc điểm phân hủy VRR Khối lượng VRR phân hủy và khối lượng VRR bổ sung trong năm là gần bằng nhau và phụ thuộc rất lớn vào tổng khối lượng VRR trên mặt đất, khi lượng này càng nhiều thì khối lượng VRR phân hủy càng lớn Nhưng về mặt thời điểm, phân hủy có độ trễ, diễn ra muộn hơn... trực tiếp ba chỉ tiêu là: u, S0 và q u  C (hC0 )1/ 2 (2.8) (C là hệ số lưu tốc dòng nước trên mặt đất dốc ở đầu cuối dốc, h là độ sâu dòng nước ở đầu cuối dốc) Các chỉ số khác phản ánh đặc điểm thủy văn của Vật rơi rụng được tính toán theo hướng dẫn trong Tài liệu "Thủy văn rừng" của Phạm Văn Điển và cs (2011) Điều tra xác định tốc độ thấm nước của đất: Tốc độ thấm nước của đất được xác định bằng phương... dư: Tại thời điểm T1: Đã đo được lượng VRR tồn dư của thời điểm 1 và chỉ dự đoán cho các thời điểm T2, T3 và T4 Tại thời điểm T2: Đã đo được lượng VRR tồn dư của thời điểm T2 và chỉ dự đoán cho các thời điểm T1, T3 và T4 Tại thời điểm 3: Đã đo được lượng VRR tồn dư của thời điểm T3 và chỉ dự đoán cho các thời điểm T1, T2 và T4 Tại thời điểm T4: Đã đo được lượng VRR tồn dư của thời điểm 4 và chỉ dự đoán... đất ở khu vực nghiên cứu có hàm lượng mùn đạt ở mức trung bình (rừng tự nhiên trạng thái giàu và trung bình) đến nghèo mùn ở 4 trạng thái còn lại - Hàm lượng đạm tổng số và tỷ lệ C/N: Đạm tổng số dưới đất rừng giàu và rừng trung bình là lớn nhất (0,26% - 0,34%), sau đó đến rừng Keo tai tượng và rừng nghèo (0,17% và 0,19%), rừng Luồng (0,1%), trảng cỏ, cây bụi (0,11%) Theo phương pháp phân tích của. .. (%) của VRR ở các trạng thái TTV khác nhau có sự chênh lệch nhau là do thành phần VRR khác nhau, mức độ phân hủy khác nhau Ngoài ra, còn do lượng nước của tầng phân hủy và tầng bán phân hủy tương đối lớn gây ra Theo quy luật chung, tỷ lệ lượng nước giữ tối đa của VRR giảm dần theo thứ tự: phân hủy > bán phân hủy > chưa phân hủy ở tất cả các trạng thái TTV 3.4.4 Hệ số độ thô của VRR Kết quả nghiên cứu. .. gian nghiên cứu tốc độ phân hủy bình quân một tháng của VRR ở các trạng thái TTV là 1,5 tấn/ha/tháng, trong đó thấp nhất ở trạng thái trảng cỏ, cây bụi tốc độ phân hủy là 0,6 tấn/ha/tháng và cao nhất ở trạng thái rừng tự nhiên là rừng giàu 2,3 tấn/ha/tháng Tốc độ phân hủy của rừng giàu gấp 3,8 lần trạng thái trảng cỏ, cây bụi, gấp 1,6 lần rừng Keo tai tượng, gấp 1,4 lần rừng Luồng, gấp 1,7 lần rừng. .. nghèo và gấp 1,2 lần rừng trung bình Tại các thời điểm trong năm, tốc độ phân hủy cao nhất tại thời điểm T3 bình quân 2 tấn/ha/tháng, tiếp đó là thời điểm T4 bình quân 1,8 tấn/ha/tháng và thời điểm T2 1,4 tấn/ha/tháng, thấp nhất là thời điểm T1 chỉ đạt 0,9 tấn/ha/tháng 3.3.4 Tác động của vi sinh vật đối với sự phân hủy VRR Độ che phủ của lớp phủ thực vật có ảnh hưởng lớn đến sự phát sinh, phát triển của