Nghiên cứu tính chất của đất dưới một số trạng thái thảm thực vật tại xã vầy nưa, huyện đà bắc, tỉnh hòa bình

i LỜI CÁM ƠN Trong trình thực hoàn thành luận văn, quan tâm giúp đỡ Ban Giám hiệu, khoa Đào tạo Sau đại học, khoa Lâm học, môn Khoa học đất thầy cô giáo trường Đại học Lâm nghiệp, bạn bè đồng nghiệp Xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Minh Thanh, người trực tiếp hướng dẫn thực luận văn giúp đỡ hoàn thành luận văn Xin chân thành cám ơn quan tâm giúp đỡ thày cô giáo môn Khoa học đất, môn Lâm sinh trường đại học Lâm nghiệp Xin trân trọng cám ơn Ban tổ chức tỉnh ủy Hòa Bình nơi công tác, UBND bà nhân dân xóm Dướng xã Vầy Nưa, huyện Đà Bắc, tỉnh Hòa Bình tạo điều kiện thời gian, giúp đỡ trình thu thập số liệu trường Trân trọng cám ơn động viên giúp đỡ gia đình, bạn bè đồng nghiệp suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin trân trọng cám ơn! Hà Nội, ngày 28 tháng 01 năm 2013 Tác giả Bùi Mạnh Cường ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục từ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ở Ngoài nước 1.1.1 Những nghiên cứu đất rừng ảnh hưởng đất đến rừng 1.1.2 Những nghiên cứu khả thấm giữ nước đất rừng 1.2 Ở Việt Nam 1.1.3 Những nghiên cứu đất rừng ảnh hưởng đất đến rừng 1.1.4 Những nghiên cứu khả thấm giữ nước đất rừng 15 1.3 Nhận xét, đánh giá chung 17 Chương MỤC TIÊU - ĐỐI TƯỢNG - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 18 2.1.1 Mục tiêu chung 18 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 18 2.2 Đối tượng nghiên cứu 18 2.3 Nội dung nghiên cứu 18 2.4 Phương pháp nghiên cứu 19 2.4.1 Thu thập kế thừa tài liệu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu 19 2.4.2 Thu thập số liệu ngoại nghiệp 19 2.4.3 Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm 22 iii Chương KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN DÂN SINH KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 24 3.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 24 3.1.1 Vị trí địa lý hành khu vực nghiên cứu 24 3.1.2 Điều kiện khí hậu khu vực nghiên cứu 24 3.1.3 Đặc điểm địa hình khu vực nghiên cứu 26 3.1.4 Điều kiện thổ nhưỡng khu vực nghiên cứu 26 3.1.5 Tình hình lớp thảm thực vật 27 3.2 Tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội: 27 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29 4.1 Đặc điểm cầu trúc thảm thực vật khu vực nghiên cứu 29 4.1.1 Một số đặc điểm cấu trúc lớp thảm thực vật khu vực nghiên cứu 29 4.1.2 Một số đặc điểm vật rơi rụng 31 4.2 Đặc điểm hình thái phẫu diện đất số trạng thái thảm thực vật .33 4.2.1 Hình thái phẫu diện đất rừng trồng Keo tai tượng 34 4.2.2 Hình thái phẫu diện đất rừng trồng Luồng 37 4.3.3 Hình thái phẫu diện đất trạng thái rừng nghèo 40 4.3.4 Hình thái phẫu diện đất rừng tự nhiên trạng thái trung bình 43 4.3.5 Hình thái phẫu diện đất tán rừng tự nhiên trạng thái rừng giàu 46 4.3.6 Hình thái phẫu diện đất trạng thái trảng cỏ bụi 49 4.3.7 Hình thái phẫu diện đất trạng thái trảng cỏ 50 4.4 Đặc điểm môt số tính chất lý học đất 51 4.4.1 Dung trọng 52 4.4.2 Tỷ trọng đất 53 4.4.3 Độ xốp 54 4.4.4 Khả thấm nước đất trạng thái thảm thực vật 56 iv 4.5 Một số tính chất hóa học đất 59 4.5.1 Độ chua đất 59 4.5.2 Hàm lượng mùn (OM%) 61 4.5.3 Đạm tổng số 63 4.5.5 Trữ lượng mùn trữ lượng đạm đất 66 4.5.6 Hàm lượng chất dễ tiêu 68 4.6 Một số đề xuất định hướng cải thiện tính chất đất trạng thái thảm thực vật 73 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Viết đầy đủ D1.3 Đường kinh thân 1,3 m Hvn Chiều cao vút Dt OTC Đường kính tán Ô tiêu chuẩn TC Độ tàn che VRR Vật rơi rụng TTV Thảm thực vật Ndt Đạm dễ tiêu Pdt Lân dễ tiêu Kdt Ka li dễ tiêu OM Hàm lượng mùn C Các bon Max Giá trị lớn Min Giá trị nhỏ vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT 3.1 Tên bảng Các đặc trưng khí hậu khu vực nghiên cứu Trang 25 4.1 Một số đặc điểm cấu trúc thảm thực vật khu vực nghiên cứu 31 4.2 Một số đặc điểm vật rơi rụng khu vực nghiên cứu 32 4.3 Một số tính chất vật lý tán trạng thái thảm thực vật 52 4.4 Vật rơi rụng tươi độ xốp 56 4.5 Tốc độ thấm nước ban đầu trạng thái thảm thực vật 58 4.6 Kết phân tích pHKCl khu vực nghiên cứu 59 4.7 Hàm lượng mùn tổng số khu vực nghiên cứu 62 4.8 Hàm lượng đạm tổng số khu vực nghiên cứu 64 4.9 Kết phân tích trữ lượng mùn trữ lượng đạm đất 65 vii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên bảng Trang 3.1 Biểu đồ nhiệt ẩm Gausen - Walter 26 4.1 Dung trọng đất trạng thái thảm thực vật 53 4.2 Tỷ trọng đất trạng thái thảm thực vật 54 4.3 Độ xốp đất trạng thái thực vật 55 4.4 Biểu đồ pHKCl trạng thái thảm thực vật 60 4.5 Mùn tổng số trạng thái thảm thực vật 63 4.6 Đạm tổng số trạng thái thảm thực vật 64 4.7 Tỷ lệ C/N trạng thái thảm thực vật 65 4.8 Trữ lượng mùn trạng thái thảm thực vật 67 4.9 Trữ lượng đạm trạng thái thảm thực vật 68 4.10 Đạm dễ tiêu trạng thái TTV 69 4.11 Lân dễ tiêu trạng thái thảm thực vật 70 4.12 Kali dễ tiêu trạng thái TTV 72 ĐẶT VẤN ĐỀ Đất có ý nghĩa lớn tới trình sinh trưởng phát triển thảm thực vật Đất tốt có độ phì cao, thảm thực vật sinh trưởng phát triển mạnh Ngựơc lại thảm thực vật có ý nghĩa vô quan trọng đất hình thành đất Các ngành thực vật bậc thấp tảo coi thực vật có khả quang hợp tự dưỡng Chúng với vi khuẩn tạo nên chất hữu đá mẹ từ chất vô Quá trình quang hợp thực vật bậc thấp biến CO2 H2O thành hợp chất hữu đầu tiên, chúng chết thể để lại chất hữu đất Từ tác dụng vi sinh vật lớp mùn hình thành Kết phát triển thực vật bậc thấp tích luỹ môi trường nguyên tố N, P, K, S …và chất hữu cơ, chất dinh dưỡng cần thiết cho thực vật bậc cao phát triển Thực vật bậc cao phát triển lớp mùn lại tiếp tục phá huỷ đá, tổng hợp nên chất hữu Trải qua trình lâu dài tác dụng yếu tố lý học, hoá học, sinh học, lớp đất mặt hình thành phát triển tạo điều kiện cho giới thực vật lan rộng bao phủ bề mặt trái đất Thực vật phát triển phong phú số lượng thành phần chúng chết để lại đất nhiều chất hữu làm giàu cho đất Nạn phá rừng bừa bãi khai thác huỷ diệt tài nguyên rừng vùng đầu nguồn, việc san lấp ao, hồ để lấy chỗ xây dựng nhà thành phố vùng nông thôn, việc sử dụng đất không hợp lý, du canh, du cư, sản xuất độc canh hệ thống nông, lâm nghiệp ví dụ điển hình làm rối loạn chu trình sinh thái, huỷ hoại chức có lợi hệ thống sinh học, làm cạn kiệt nguồn tài nguyên, gây biến đổi môi trường Vầy Nưa xã thuộc vùng hồ thủy điện Hòa Bình với độ che phủ bình quân rừng đạt xấp xỉ 30% phần lớn rừng thứ sinh nghèo Địa hình đồi núi, độ dốc trung bình từ 20 - 350, rừng đầu nguồn bị tàn phá nên tình trạng thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô xói mòn mạnh vào mùa mưa làm giảm suất trồng đe doạ khả cung cấp lương thực, thực phẩm hệ thống canh tác nông lâm nghiệp Trong năm gần công tác trồng bảo vệ rừng trọng, nhiên tốc độ sinh trưởng phát triển số loài trồng thấp số vùng khác Địa bàn nghiên cứu chứa đựng mâu thuẫn điển hình sống vốn khó khăn người dân với tồn rừng; trình độ dân trí thấp nhu cầu phát triển toàn diện kinh tế - xã hội sinh thái; chức sinh thái kinh tế rừng Nguyên nhân trồng sinh trưởng phát triển kém, khả phục hồi rừng chậm có liên quan đến điều kiện đất đai không? Các yếu tố đất có ảnh hưởng định đến sinh trưởng suất rừng? Ảnh hưởng rừng đến độ phì đất nào? Đề góp phần giải vấn đề trên, đề tài “ Nghiên cứu tính chất đất số trạng thái thảm thực vật xã Vầy Nưa, huyện Đà Bắc, tỉnh Hòa Bình” đề xuất thực Kết đề tài làm sở đánh giá tiềm sản xuất đất tán rừng , phục vụ công tác quy hoạch, sử dụng lựa chọn loài trồng thích hợp góp phần làm tăng chất lượng rừng Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ở Ngoài nước 1.1.1 Những nghiên cứu đất rừng ảnh hưởng đất đến rừng V.V Đacutraev (1846-1903) Có thể nói ông người sáng lập khoa học đất, nêu nguyên tắc khoa học phát sinh phát triển đất Trước ông nghiên cứu đất không đặt mối liên hệ với quy luật phát sinh hình thành Theo ông, nghiên cứu không toàn diện nguyên nhân chủ yếu dẫn đến không tìm biện pháp tốt để nâng cao độ phì nhiêu đất Ông khẳng định rõ ràng mối liên quan có tính chất quy luật đất điều kiện môi trường xung quanh Trong nhiều năm nghiên cứu, kết thể công trình phân loại đất Secnôzôm Nga Trong đó, Ông nêu học thuyết hình thành đất Secnôzôm, mô tả tính chất chúng, số liệu phân tích đặc điểm hình thái, quy luật phân bố đất Secnôzôm phương pháp nâng cao độ phì nhiêu chúng Trên sở nghiên cứu ấy, ông nêu sở khoa học việc hình thành đất điều kiện tự nhiên Ông cho đất vật thể thiên nhiên, có lịch sử riêng Nó hình thành tác động yếu tố là: Đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình thời gian Nghiên cứu đất không xét yếu tố, điều kiện riêng rẽ, mà phải xét chúng mối liên quan chặt chẽ với Ngoài ông nêu vùng tự nhiên ảnh hưởng tới hình thành đất, sơ đồ phân loại đất nửa phía bắc địa cầu, phương pháp nghiên cứu đất biện pháp nâng cao độ phì nhiêu đất Ông gắn chặt thổ nhưỡng lý thuyết với thực hành nghiên cứu nguyên nhân làm cho khô hạn vùng đất thảo nguyên đưa biện pháp cải thiện chế độ nước vùng để nâng cao độ phì nhiêu đất (dẫn 67 lớp thảm thực vật che phủ tới đất Thảm thực vật vừa có tác dụng che phủ, bảo vệ, chống xói mòn rửa trôi cho đất, vừa trả lại cho đất lượng cành khô rụng đáng kể, trình phân giải vi sinh vật đất tạo mùn cho đất Như vậy, lượng Mùn trạng thái có độ che phủ cao cao lượng Mùn trạng thái có độ che phủ thấp Kết phản ảnh thực tế đất trạng thái rừng tự nhiên có tỷ lệ đá lần nhiều so với trạng thái khác độ che phủ, độ dày lớp thảm khô rụng dày ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng mùn đất hình 4.9 thể khác biệt này: Hình 4.8 Trữ lượng mùn trạng thái thảm thực vật +Trữ lượng đạm: Tương tự trữ lượng mùn, trữ lượng đạm qua kết tính toán cho thấy trạng thái thảm thực vật có khác Lớn thuộc trạng rừng tự nhiên, rừng giàu 7,33 tấn/ha 2,6 lần so với rừng trồng Keo (2,81 tấn/ha) 13,8 lần so với trảng cỏ, rừng nghèo có trữ lượng đạm khả lớn 4,12 tấn/ha 2,7 lần so với rừng trồng Luồng (1,51 tấn/ha) Kết nghiên cứu cho thấy rõ vai trò tác dụng thực bì đất Thảm thực bì vừa có tác dụng che phủ đất, bảo vệ đất, chống xói mòn rửa trôi cho đất, vừa trả lại cho đất lượng cành khô rụng đáng kể, qua trình phân giải vi sinh vật đất tạo chất dinh dưỡng cho đất có đạm Do vậy, mà lượng đạm trạng thái 68 có độ che phủ cao cao lượng đạm trạng thái có độ che phủ thấp Sự khác thể thông qua hình đây: Hình 4.9 Trữ lượng đạm trạng thái thảm thực vật 4.5.6 Hàm lượng chất dễ tiêu N-P-K nguyên tố quan trọng trình sinh trưởng phát triển thực vật Những nguyên tố lúc dạng dễ tiêu mà chúng biến đổi đất ảnh hưởng nhân tố môi trường, hoạt động vi sinh vật trình sinh hóa diễn đất Kết phân tích hàm lượng đạm, lân kali dễ tiêu OTC thể bảng 4.9 Bảng 4.9 Hàm lượng đạm, lân, kali dễ tiêu khu vực nghiên cứu Trạng thái rừng Các chất dễ tiêu (mg/100g đất) NH4+ P2O5 K2O Rừng giàu 4,50 2,51 9,73 Rừng trung bình 3,47 2,45 7,44 Rừng nghèo 3,42 1,98 5,03 Rừng keo tai tượng 1,95 1,61 3,44 Rừng luồng 0,97 0,46 1,67 Trảng cỏ bụi 1,46 1,05 3,38 Trảng cỏ 1,46 0,96 3,16 69 * Hàm lượng đạm dễ tiêu (NH4+) Đạm nguyên tố đa lượng trồng Thực vật sử dụng đạm dạng NH4+, NO3-, NO2-, chúng tạo phân giải hợp chất hữu có chứa đạm NO2- đất nên thực vật chủ yếu sử dụng dạng NH4+ NO3- Ion NH4+ dễ bị hấp phụ đất phần bị hấp phụ chặt, ion NO3- không bị hấp phụ dễ sử dụng Qua số liệu bảng 4.9 cho thấy hàm lượng đạm dễ tiêu đất rừng giàu cao (4,5 mg/100g đất); sau đến rừng trung bình (3,47 mg/100g đất); rừng nghèo (3,42 mg/100g đất); rừng keo tai tượng (1,95 mg/100 g đất); trảng cỏ bụi trảng cỏ có hàm lượng đạm dẽ tiêu (1,46 mg/100g đất) nhỏ rừng luồng (0,97 mg/100g đất) Theo tiêu đánh giá Kononoa Tiurin đất khu vực nghiên cứu có hàm lượng đạm dễ tiêu đạt từ mức nghèo đến trung bình có khác biệt trạng thái rừng nghiên cứu Kết phản ánh điều kiện thực tế kết điều tra: trạng thái thảm thực vật có độ tàn che từ 0,5 - 0,7, độ che phủ lớp vật rơi rụng 100%, với độ dày thảm khô rụng từ 0,5 1,5cm Kết nghiên cứu phản ánh tiềm đạm dễ tiêu khu vực nghiên cứu lớn, nhân tố có lợi cho sinh trưởng phát triển thực vật Hàm lượng đạm dễ tiêu trạng thái thảm thực vật thể hình đây: Hình 4.10 Đạm dễ tiêu trạng thái TTV 70 * Hàm lượng lân dễ tiêu (P2O5) Lân dễ tiêu dạng lân dễ hoà tan dung dịch đất, cung cấp trực tiếp cho trồng, xác định lân dễ tiêu đất cần thiết biết mức độ cung cấp lân trực tiếp cho trồng loại đất xác định mức bón lân thích hợp Kết nghiên cứu cho thấy, hàm lượng lân dễ tiêu rừng giàu cao (2,51 mg/100g đất), sau đến rừng trung bình (2,45 mg/100g đất), rừng nghèo (1,98 mg/100g đất), rừng keo tai tượng (1,61 mg/100g đất), Trảng cỏ bụi (1,05 mg/100g đất), trảng cỏ (0,96 mg/100g đất) thấp rừng luồng (0,46 mg/100g đất) Theo tiêu đánh giá Kirsanop đất khu vực nghiên cứu có hàm lượng lân dễ tiêu cấp V (rất nghèo) đến cấp IV (nghèo) Điều chứng tỏ thảm thực vật che phủ có ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng lân đất, khác minh hoạ hình sau: Hình 4.11 Lân dễ tiêu trạng thái thảm thực vật Qua hình thấy hàm lượng lân dễ tiêu rừng tự nhiên có giá trị lớn nhất, sau giảm dần đến rừng Keo, trảng cỏ bụi trảng cỏ Riêng rừng trồng Luồng hàm lượng lân thấp vật rơi rụng 71 tán khó phân giải Kết hợp hàng năm khai thác tỉa thưa nên gây tượng xói mòn bề mặt dẫn đến tượng rửa trôi Như vậy, qua trình phá rừng làm nương rẫy làm thực bì che phủ cho đất, với việc canh tác, khai thác sử dụng làm lớp đất mặt bị xói mòn, chất dinh dưỡng bị rửa trôi làm giảm mạnh hàm lượng chất dinh dưỡng đất * Hàm lượng kali dễ tiêu (K2O) Sau đạm lân kali nguyên tố dinh dưỡng quan trọng thứ thực vật Nó thực chức sinh lý quan trọng thể sống Thiếu kali trồng sinh trưởng phát triên biểu quan Kết bảng cho thấy hàm lượng kali dễ tiêu đất rừng giàu cao (9,73 mg/100g đất), sau đến rừng trung bình (7,44 mg/100g đất), rừng nghèo (5,03 mg/100g đất), rừng keo tai tượng (3,44 mg/100g đất), trảng cỏ bụi (3,38 mg/100g đất), trảng cỏ (3,16 mg/100g đất) nhỏ rừng luồng (1,67 mg/100g đất) Theo tiêu đánh giá Kirsanop đất khu vực nghiên cứu thuộc loại nghèo ka li (