3. Nội dung nghiên cứu:
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là đặc điểm giữ nước và chống xói mòn đất của 3 trạng thái thảm thực vật thứ sinh bao gồm: thảm cây bụi cao, thảm cây bụi thấp và thảm cỏ cao họ Lúa.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
- Về mặt không gian: xã Hà Lâu ở huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh - Về mặt thời gian: đề tài được tiến hành từ 06/4/2020 – 10/6/2020
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp thu thập thông tin
2.2.1.1. Số liệu thứ cấp
- Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp
+ Thu thập, sử dụng tài liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, … Bằng cách điều tra các số liệu ở các văn bản của địa phương nơi thực hiện đề tài, tạp chí, internet...
- Phương pháp tổng hợp và phân tích các tài liệu, số liệu thứ cấp
Số liệu sau khi thu thập cần chọn lọc, tổng hợp những số liệu cần thiết cho đề tài.
2.2.1.2. Số liệu sơ cấp
* Xác định tính chất vật lý đất
Đề tài sẽ nghiên cứu các chỉ tiêu như độ ẩm, dung trọng, tỷ trọng và độ xốp của đất. Mẫu đất được lấy bằng ống dung trọng để xác định đồng thời các chỉ tiêu trên. Bằng ống dung trọng (kích thước: cao 7.2 cm, đường kính trong 5 cm).
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa
Trong mỗi thảm thực vật, bố trí các ô tiêu chuẩn có diện tích 100m2 ( 10 x 10m ) để nghiên cứu của các kiểu thảm thực vật thứ sinh.
Mô tả về màu sắc của đất, độ dày tầng đất và độ dày thảm mục trong mỗi kiểu thảm thực vật thứ sinh.
Ô dạng bản ( S = 4m2 )
Ô tiêu chuẩn ( S = 100m2 )
Trong các ô tiêu chuẩn, tiến hành đào phẫu diện đất. Trong mỗi phẫu diện,các mẫu đất được lấy vào buổi sang, ngày không có mưa, theo 2 cấp độ sâu khác nhau ( 1 – 10cm, 10 – 20cm, 20 – 30cm ).
Mỗi ô tiêu chuẩn bố trí các ô thứ cấp ( Ô dạng bản ) có diện tích 4m2 ( 2m x 2m ) để các định khối lượng thảm mục (ở trạng thái tự nhiên ).
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
Xác định độ ẩm của đất (W%) của đất và thảm mục: Sấy khô tuyệt đối ( ở 105° C trong 12 giờ, cân lại đến khi trọng lượng không đổi ). W (%) là lượng nước được tính ra % so với khối lượng đất khô tuyệt đối.
Xác định độ ẩm của đất bằng phương pháp cân sấy ở nhiệt độ 105°C W% = (M1 - M2 )/M1 x100
Trong đó: W%: Độ ẩm tương đối M1: trọng lượng của đất tươi
M2: trọng lượng của đất sau khi sấy khô kiệt
Xác định dung trọng của đất: Dung trọng chính là khối lượng đất khô tuyệt đối của 1cm3 đất ở trạng thái tự nhiên. Dung trọng của đất được xác định bằng cách đóng ống kim loại hình trụ ( theo độ sâu 10cm) có thể tích bên trong 100cm3 thẳng góc với bề mặt đất ở trạng thái hoàn toàn tự nhiên, sau đó đem sấy khô kiệt rồi tính bằng tỉ số của khối lượng đất tự nhiên trong ống đóng sau khi đã được sấy khô kiệt và thể tích của ống đóng.
Dung trọng phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, hàm lượng chất hữu cơ và kết cấu đất. Đất giàu hữu cơ và tơi xốp thì dung trọng lớn, dung trọng tăng theo hầu hết là theo chiều sâu của đất.
d= M / V Trong đó:
d: dung trọng đất (g/cm3)
M: trọng lượng đất khô ở trạng thái tự nhiên (g) V:Thể tích ống trụ (cm3)
Công thức tính lượng nước trong 1ha đất, sâu 30 cm: A = 30 x D x W ( tấn/ ha )
Trong đó: A – Lượng nước trong 1ha đất (tấn/ha) D – Dung trọng (g/cm3)
h – Độ sâu (m); W – độ ẩm (%). Chú giải:
- Khối lượng đất khô trong 1m3 = D x 10^6 (g/m3) = D (tấn/ m3) - Thể tích đất trong 1 ha, với độ sâu h (m) = 10^4 x h (m3)
- Thể tích đất trong 1 ha, với độ sâu 10 cm = 10^4 x 0,1 (m3)
- Khối lượng đất khô trong 1 ha đất, với độ sâu 10 cm = 10^4 x D = 1000D (tấn/ha)
- Lượng nước trong 1 ha đất, với độ sâu 10 cm = (1000 x D x W) /100 (tấn/ha) = 10 x D xW (tấn/ha)
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu
- Các số liệu thu thập được được xử lý bằng phần mềm excel và được biểu đạt bằng bảng, biểu.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm về cấu trúc các kiểu thảm thực vật thứ sinh
Cấu trúc không gian của thảm thực vật được chúng tôi xác định qua một số chỉ tiêu cơ bản : Độ che phủ chung (%) ; Độ tàn che của cây gỗ ( theo tỷ lệ phần mười ) ; Chiều cao thảm thực vật , cấu trúc tầng tán ( số tầng , độ che phủ của các tầng , các loài thực vật chủ yếu trong mỗi tầng )
Quần xã Độ che phủ chung (%) Số tầng Cấu trúc tầngThứ tự tầng Chiều cao tầng (m) Độ che phủ (%) Loài ưu thế Thảm cây bụi cao được hình thành sau khai thác 60 2 1 4-7 Độ tànche : 0.25 Găng , trâm , lọng bàng , mán đỉa , thàu táu , lá nến , muối , ba soi … 2 1,5-2,5 che : 0,3Độ tàn Cò ke , tu hú , trứng ếch , đơm nem , bươm bướm , mua , bọt ếch , đồng tiền …. Thảm cây bụi thấp được hình thành sau khai thác 35 1 1 3,0-3,5 Độ tàn che : 10- 15%
Mua , sim , trinh nữ , thóc lép
1 2,5 30-40 lau , ba soi , baChè vè , chít , bét
Thảm cỏ 100 2 2 70- 80cm 25 Cỏ tranh , cói , cúc , cỏ vừng , guột , cỏ sâu róm , hy thiêm thảo
3.1.1. Thảm cây bụi cao được hình thành sau khai thác
Toàn cảnh của khu vực nghiên cứu có hiện trạng phục hồi rừng tương đối tốt, xung quanh khu vực nghiên cứu phần lớn là rừng non. Đất ở đây có mức độ thoái hóa trung bình, độ dốc, sau khi bị khai thác kiệt, rồi bị bỏ hoang hóa 7 – 8 năm đã hình thành nên thảm cây bụi cao.
Độ che phủ chung của thảm thực vật thứ sinh khoảng 60%. Đất có tầng khá dày (50cm), đất màu vàng nhạt, tầng thảm mục mỏng. Độ dốc 23°.
Cấu trúc thảm thực vật được chia làm 2 tầng
Tầng cây gỗ nằm trên cùng, bao gồm những loài cây gỗ có chiều cao chủ yếu từ 4 – 7m, tạo ra độ tàn che 0,25. Các loài cây gỗ thường là những loài có kích thước nhỏ: găng (Canthium horridum), trâm ( Syzygium brachyatum), chẹo (Engelhardtia roxburghiana), lọng bang (Dillenia heterosepala), mán đỉa (Pithecellobium clyprearia), thành ngạnh (Cratoxylum cochinchinensis), mò (Cryptocarya sp.), màng tang (Litsea cubeba), muối (Rhus javanica), sơn (Toxicodendron succedanea), thàu táu (Aporosa microcalyx), lá nến ( Macaranga denticulate), ba soi (Mallotus barbatus)…
Tầng thứ hai là tầng cây bụi. Trong tầng này, cây bụi có mật độ khá cao (trung bình 5760 cây/ha), với chiều cao từ 1,5 – 2,5m. Các loài này tạo ra độ tàn che khoảng 0,3. Các loài có độ ưu thế cao: cò ke (Grewia paniculata), tu hú (Callicarpa longifolia), trứng ếch (C. candicans), đơn nem ( Maesa perlaria), dó (Rhamnoneuron balansae) bươm bướm ( Mussaenda sp.), mua (Melastoma candidum, M.sanguineum)
(Melastomaceae), vú bò ( Ficus heterophyllus), bọt ếch (Glochidion velutinum), đồng tiền (Desmodium elegans)…
Các loài cây thảo khá phong phú, nhưng không tạo thành tầng riêng. Phần lớn các loài cây này thuộc họ Hòa Thảo ( Poaceae) và họ Cúc (Saccharum arundinaceum), cỏ lào (Eupatorium odoratum), cỏ cung (Cyrtococcum patents), cỏ lá tre ( Centotheca
lappaceae), cỏ đầu rìu (Floscopa glabratus), thài lài (Commelina nudiflora), cỏ chỉ (Digitaria longiflora), cỏ tranh (Imperata cylindrical)…
3.1.2. Thảm cây bụi thấp được hình thành sau khai thác
Thảm thực vật thứ sinh được nghiên cứu có nguồn gốc từ quá trình khai thác quá mức thảm thực vật rừng, đáp ứng nhu cầu về gỗ, củi của nhân dân địa phương. Đất có độ dốc 25°, bạc màu, trơ sỏi đá. Phía chân đồi tồn tại nhiều kết von. Lớp cành khô lá rụng không tạo thành tầng thảm mục, không có tầng mùn.
Thảm thực vật thứ sinh có độ che phủ chung rất thấp (khoảng 35%), với cấu trúc một tầng. Thành phần thực vật chủ yếu là các loài cây bụi. Những loài cây gỗ có mật độ rất thấp (328 – 365 cây/ha), với chiều cao phổ biến là 3,0 – 3,5 m, đường kính phổ biến là 6,5 – 7,0 cm. Độ tàn che của cây gỗ khoảng 10 – 15%
Những loài cây gỗ thường gặp là gặp là: tổ kén (Helicteres hirsute ), mò (Cryptocarya sp.), me rừng (Phyllanthusemblica), thành ngạnh (Cratoxylum
cochinchinensis), gạc hươu (Wendlandia glabrata)… Ngược lại, các loài cây bụi có mật độ khá cao (trung bình 5562 cây/ha), tạo ra độ che phủ khoảng 25%. Những loài cây bụi chiếm ưu thế là: mua (Melastoma candidum, M. sanguineum), sim
(Rhodomyrtus tomentosa ), trinh nữ (Mimosa pudica ) và thóc lép (Desmodium triquetrum).
Các loài thực vật thuộc thảo mọc khá thưa. Trừ một số loài cỏ cao họ Lúa (Poaceae) như chit (Thysanolaena maxima ), chè ve (Miscanthus floridulus), lau ( Saccharum arundinaceum) và cỏ lào (Eupatorium odoratum ) có chiều cao 2,0 m đến 2,5 m ; còn hầu hết các loài có chiều cao dưới 1,0 m.
3.1.3. Thảm cỏ cao cây họ Lúa
Thảm cỏ cao dạng lúa ở xã Hà Lâu, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh có độ che phủ chung rất cao (100%), đất có độ dốc 23°. Thảm có có chiều cao đến 2,5 m. và có cấu trúc 2 tầng.
Tầng trên cùng có chiều cao đến 2,5 m gồm chủ yếu các loài thực vật thuộc thảo họ Lúa: chè vè (Miscanthus floridulus), chít ( Thysanolaena maxima ), lau ( Saccharum arundinaceum). Một số loài cây gỗ mọc rải rác: Ba soi (Maccarnga deticulata), ba bét (Mallotus paniculatus ), Bời lời ( Litsea verticllata, L.umbellata), Màng tang ( Litsea cubeba).
Tầng dưới có độ cao đến 60 – 70 cm, độ che phủ chỉ khoảng 23%, gồm các loài than thảo như Cỏ tranh (Imperata cylindrical), một số loài họ Cói (Cyperaceae), họ Cúc (Asteraceae ) và họ Guột ( Gleicheniaceae ), Hy thiêm thảo (Siegesbeckia orientalis), Guột (Dicranopteris linearis ), Cỏ vừng (Urochloa reptans ), Cỏ sâu róm ( Setaria sphacelata), Cói ( Cyperus compressus, Mariscus compactus)…
3.2. Một số chỉ tiêu vật lý của đất
Tính chất vật lý của đất có tác dụng quyết định đến chế độ ẩm, nhiệt độ, chất dinh dưỡng, không khí trong đất, ảnh hưởng trực tiếp đến độ phì đất. Tuy nhiên, trong giới hạn của đề tài, chúng tôi chỉ xét đến các tính chất vật lý cơ bản bao gồm: dung trọng và độ ẩm.
3.2.1. Dung trọng
Trong việc nghiên cứu khả năng trữ nước của thảm thực vật thứ sinh, không thể không nghiên cứu dung trọng của đất. Bởi vì, chỉ khi xác định được dung trọng của đất, thì mới có thể tính được trữ lượng nước thực tế trong đất. Ngoài ra, dung trọng còn là chỉ tiêu quan trọng biểu thị độ tơi xốp và thông thoáng của đất. Đất có dung trọng cao làm cản trở sự phát triển của rễ cây và làm giảm tốc độ thấm nước, giảm khả năng trữ nước và khiến cho nước đọng lại trên mặt đất, dễ gây hiện tượng lũ lụt, xói mòn…
Bảng 3.1: Dung trọng và độ ẩm đất trong một số kiểu thảm thực vật thứ sinh ở xã Hà Lâu, huyện Tiên Yên, Quảng Ninh
TT Thảm thực vật thứ sinh Độ sâu (cm) Dung trọng (g/cm3) Độ ẩm (%)
Lượng nước trong đất (tấn/ha) 1 Thảm cây bụi cao 0 – 10cm 0,95 25,8 245,1 10 – 20cm 1,2 25,4 304,8 20 – 30cm 1,27 25,4 322,6 Trung bình 1,14 25,53 Cộng 872,5
2 Thảm cây bụi thấp 0 – 10cm 1,21 16,7 202,1 10 – 20cm 1,31 15,8 207,1 20 – 30cm 1,33 15,9 211,5 Trung bình 1,28 16,1 Cộng 620,7 3 Thảm cỏ cao cây họ lúa 0 – 10cm 0,87 27,2 236,6 10 – 20cm 0,92 26,1 240,1 20 – 30cm 1,05 25,3 265,7 Trung bình 0,95 26,2 Cộng 742,4
Qua bảng số liệu ta thấy, dung trọng của thảm cỏ cao họ Lúa có dung trọng thấp nhất nghĩa là thảm cỏ cao họ Lúa có lượng mùn cao, độ xốp lớn hơn hai loại thảm cây bụi trên. Dung trọng của tầng mặt nhỏ hơn nghĩa là tầng mặt có lượng mùn cao, độ xốp cao hơn. ( Ở tầng 0 – 10cm là 1,21 g/cm3, ở tầng 10 – 20 cm là 1,31 g/cm3 và ở tầng 20 – 30cm là 1,33 g/cm3) (Bảng 3.1, Hình 3.1)
- Độ ẩm: là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng thấm nước của đất. Độ ẩm càng cao thì khả năng thấm nước của đất càng giảm. Qua bảng kết quả cho thấy ở ba loại thảm cây bụi có độ ẩm dao động từ 15,8 – 27,2. Độ ẩm của thảm cây bụi thấp < thảm cây bụi cao< thảm cỏ cao họ Lúa
thảm cây bụi cao thảm cây bụi thấp thảm cỏ cao 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0-10cm 10-20cm 20-30cm
Hình 3.1: Sự biến động của dung trọng đất theo độ sâu
Theo số liệu trên bảng thấy, dung trọng đất trong các kiểu thảm thực vật thứ sinh có xu hướng tăng lên theo chiều sâu của phẫu diện. Ví dụ ở thảm cây bụi thấp, theo độ sâu của đất tăng lên, dung trọng đất cũng tăng theo ( 1,21g/cm3; 1,31 g/cm3; 1,33 g/cm3 ) (Bảng 3.1, Hình 3.1 )
3.2.2. Độ ẩm
Độ ẩm là một chỉ tiêu quan trọng trong khi nghiên cứu đất, vì độ ẩm không chỉ liên quan đến lượng nước trong đất cung cấp cho thực vật, mà còn liên quan đến khả năng giữ nước của đất.
Kết quả phân tích độ ẩm đất trong các thảm thực vật thứ sinh được biểu diễn trong Bảng 3.1 và Hình 3.2
Trái với chỉ tiêu dung trọng, độ ẩm của đất giảm theo mức độ thoái hóa của thảm thực vật thứ sinh.
Thảm cây bụi cao Thảm cây bụi thấp Thảm cây cỏ 0 5 10 15 20 25 30 0 - 10cm 10 - 20cm 20 - 30cm %
Hình 3.2: Sự biến động của độ ẩm đất theo độ sâu
Trong các thảm thực vật được nghiên cứu, thì thảm cây bụi có thấp có độ ẩm thấp nhất (Tầng 0 – 10cm: 16,7%, tầng 10 – 20cm: 15,8%, tầng 20 – 30cm: 15,9%).
Vào mùa khô độ ẩm đất của các trạng thái thảm thực vật ít biến động, nhưng vào mùa mưa độ ẩm đất có sự biến động rõ rệt hơn giữa các trạng thái thảm thực vật. Nguyên nhân của hiện tượng này là do trong mùa khô hầu hết các loài đất đều bị khô hạn, lượng nước trong đất giảm xuống đến mức tối thiểu. Vào mùa mưa do năng lực giữ nước của các trạng thái thảm thực vật khác nhau nên độ ẩm đất biến động nhiều hơn. Sự biến động độ ẩm đất giữa các lâm phần là một chỉ tiêu quan trọng phản ánh năng lực tích cực giữ nước của chúng.
Nhìn chung, quy luật chung của sự biến động độ ẩm đất của các đối tượng nghiên cứu là độ ẩm đều giảm theo độ sâu (Bảng 3.1)
Thảm cây bụi cao Thảm cây bụi thấp Thảm cỏ cao 0 5 10 15 20 25 30 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Độ ẩm Dung trọng g/cm3 %
Hình 3.3: Sự biến động của dung trọng và độ ẩm đất trong một số kiểu thảm thực vật thứ sinh ở xã Hà Lâu, huyện Tiên Yên
3.3. Khả năng giữ nước của các kiểu thảm thực vật thứ sinh
Nước là hợp chất quan trọng bậc nhất đối với tất cả các cơ thể sống trên Trái Đât. Cũng như các cơ thể sống khác, thực vật không thể sống thiếu nước. Đối với thực vật, nước tham gia vào những chức năng sinh lý quan trọng như quang hợp, thủy phân… và do đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây.
Khả năng giữa nước của đất và thảm mục là khả năng đất và thảm mục giữ lại nước trong điều kiện có dòng chảy tự do về phía dưới. Nước luôn được đất và thảm mục giữ bên mình do đặc tính điện cực gây nên. Tuy nhiên, lượng nước giữ lại trong đất và thảm mục biến đổi theo không gian và thời gian
3.3.1. Khả năng giữ nước trong đất
Việc đánh giá độ ẩm của đất theo tỷ lệ phần trăm (%) chỉ có ý nghĩa tương đối, vì dung trọng đất trong các trạng thái thảm thực vật không giống nhau. Vì vậy, để xác định được lượng nước thực tế trong đất, phải căn cứ vào chỉ tiếu dung trọng của đất (g/cm3).
Công thức tính Lượng nước trong 1 ha đất, với độ sâu 30 cm: A = (3000 x D x W)/100 (tấn/ha) = 30 x D xW
Trong đó : A – Lượng nước trong đất (tấn/ha) h – Chiều dày lớp đất (m)
Kết quả tính toán lượng nước thực tế cho thấy, lượng nước thực tế trong tầng đất dày 30 cm của các thảm thực vật (tính theo khối lượng nước) rất khác nhau và có quan hệ rất chặt chẽ với mức độ thoái hoá của thảm thực vật (Bảng 3.1)
Ở độ sâu 0 – 30cm, với dung trọng trung bình 1,14 g/cm3 và độ ẩm trung bình 25,53%, thảm thực vật cây bụi cao chứa 872,5 tấn nước/ha; với dung trọng trung bình 1,28 g/cm3 và độ ẩm trung bình 16,1%, thảm thực vật cây bụi thấp chứa 620,7 tấn nước/ha; thảm cỏ cao họ Lúa cũng chứa 742,4 tấn nước/ha (dung trọng 0,95g/cm3 và độ ẩm 26,2%). Tuy nhiên, ở những thảm thực vật có mức độ thoái hóa cao như thảm cây bụi thấp, độ che phủ của thảm thực vật thấp, nhiệt độ không khí và nhiệt độ đất cao, độ ẩm không khí thấp, bề mặt thoáng lớn nên quá trình bốc hơi vật lý rất lớn.
Ngoài ra , độ ẩm của đất không chỉ phụ thuộc vào tính chất vật lý và cấu tượng của đất (độ xốp và dung trọng) ,mà còn phụ thuộc rất lớn vào đặc điểm tính chất hóa học của đất (đặc biệt là hàm lượng hữu cơ và mùn trong đất). Vì vậy, ở thảm cây bụi