3.1.2.1. Vị trí địa lý, ranh giới
Địa điểm nghiên cứu chủ yếu của đề tài là lãnh thổ Khu bảo tồn thiên nhiên và di tích (BTTN&DT) Vĩnh Cửu - Đồng Nai. Khu BTTN&DT Vĩnh Cửu có tọa độ địa lý từ 11o08’55”- 11o51’30” vĩ độ Bắc và 106o 90’73” - 107o23’74” kinh độ Đông. Khu BTTN&DT Vĩnh Cửu nằm phía Bắc sông Đồng Nai, trên địa bàn các xã
Phú Lý, Mã Đà, Hiếu Liêm thuộc huyện Vĩnh Cửu và xã Đaklua thuộc huyện Tân Phú, phạm vi ranh giới như sau: phía Bắc giáp tỉnh Bình Phước; phía Nam giáp sông Đồng Nai và Hồ Trị An; phía Đông giáp VQG Cát Tiên và Hồ Trị An; Phía Tây giáp tỉnh Bình Phước và tỉnh Bình Dương [49].
3.1.2.2. Địa chất và thổ nhưỡng
Theo tài liệu của Phan Liêu (1988) [18] và luận chứng kinh tế kỹ thuật cho thấy, vùng nghiên cứu có 2 nhóm đất chính - đó là nhóm đất xám và nhóm đất đỏ vàng. Nhóm đất xám bao gồm 2 loại - đó là đất xám trên phù sa cổ và đất xám trên đá granit. Nhóm đất đỏ vàng bao gồm 3 loại - đó là đất đỏ nâu trên đá bazan, đất đỏ vàng trên đá phiến và đất đỏ vàng trên đá granit. Dưới đây ghi lại tóm tắt một số tính chất và chỉ tiêu độ phì của các nhóm đất khác nhau [49].
(1) Đất xám. Đất xám hình thành trên mẫu đất khô nghèo và bở rời (phù sa cổ),
trên tàn tích - sườn tích của các macma acid (chủ yếu là đá granit). Ở nơi thực vật bị phá hủy, lượng mưa cao và tập trung trong mùa mưa đã dẫn đến đất bị bào mòn trên địa hình dốc thoải. Đất xám chịu ảnh hưởng chủ yếu của quá trình rửa trôi, có màu xám thống trị. Về tính chất và chỉ tiêu độ phì, đất có thành phần cơ giới nhẹ, lượng cát trong tầng đất mặt đến 60%. Hàm lượng chất hữu cơ thay đổi từ 1 ÷ 2 % ở đất xám tự hình đến 4% ở đất xám mùn, 10% ở đất xám đọng mùn gley. Đạm tổng số thấp (0,03 ÷ 0,6%), C/N = 8 ÷ 12; điều đó chứng tỏ sự phân hủy chất hữu cơ khá cao. Lân tổng số và dễ tiêu nghèo (tương ứng 0,02 ÷ 0,05%), Kali nghèo (0,03 ÷ 0,50%). Đất có pH thấp, độ chua thủy phân từ 5 ÷ 6 me/100g. Đất xám trên phù sa cổ hoặc trên granit xuất hiện ở địa hình cao. Đất có kết von đá ong, thường xuất hiện ở chân dốc. Đất xám mùn ở địa hình thấp vừa, triền đồi hoặc giữa 2 đồi lượn sóng [49].
(2) Đất đỏ vàng. Loại đất này hình thành tại chỗ ở vùng đồi núi, trên các đá khác
nhau. Quá trình feralit diễn ra mạnh, tạo ra các đất có màu đỏ vàng với lượng Al2O3, Fe2O3 cao. Đất đỏ vàng có nhiều đơn vị khác nhau, trong đó có sự xuất hiện đất đỏ vàng trên đá bazan và trên đá phiến sét. Về tính chất và độ phì đất, đất trên bazan và đá phiến có thành phần cơ giới từ thịt nặng đến sét, kết cấu viên đều nên khá xốp
(55 ÷ 65%, có khi 70%), tầng đất dày trừ nơi bị xói mòn hay đá ong hóa. Ở nơi đất còn rừng che phủ, giàu chất hữu cơ, đạm tổng số cao. Lân tổng số trong đất bazan có hàm lượng lớn (0,2 ÷ 0,3%), trong đất trên đá phiến có trị số trung bình (0,12 ÷ 0,15%), còn các loại khác có hàm lượng thấp (0,05 ÷ 0,1%). Hàm lượng kali tổng số khá cao (0,5 ÷ 0,6) trên đất phát triển từ đá granit, còn trên đất bazan thì nghèo (0,1 ÷ 0,15%). Đất đỏ vàng có phản ứng chua, độ chua thủy phân có thể lên đến 10 ÷ 20 me/100g [49].
(3) Đất dốc tụ. Đất có thành phần cơ giới từ cát pha đến thịt nặng. Hàm lượng chất
hữu cơ cao (4%), trừ đất trên granit thấp (3%). Đất trên bazan giàu lân, nghèo kali tổng số; đất trên granit nghèo lân, giàu kali tổng số; đất trên phù sa cổ nghèo cả lân lẫn kali. Căn cứ vào chỉ tiêu hóa học độ phì đất, có thể sắp xếp dãy tuần tự độ phì từ cao đến thấp như sau:
+ Đất tại chỗ: Đất đỏ nâu trên bazan (BZND) ⇒ đất đỏ vàng trên đá phiến sét (ĐVFS) ⇒ đất xám trên phù sa cổ ⇒ đất đỏ vàng trên đá granit.
+ Đất tích tụ: Đất phù sa ngòi suối ⇒ đất dốc tụ (trên bazan, đá phiến, phù sa cổ, granit).
Một số chỉ tiêu hóa học độ phì đất đặc trưng cho vùng nghiên cứu được dẫn ra ở phụ biểu 1. Nói chung, các đất trên đây rất thích hợp cho canh tác Nông - Lâm nghiệp. Tuy nhiên, chúng rất dễ dàng bị bào mòn khi gặp mưa, nếu bị khô hạn dẫn đến chai cứng bề mặt đất hoặc bở rời (đất trên granit, phù sa cổ). Vì thế, những biện pháp lâm sinh thích hợp sẽ góp phần hạn chế tác hại xấu cho đất và cây trồng [49].
3.1.2.3. Khí hậu - thuỷ văn
Khí hậu Đồng Nai mang đặc điểm chung của khí hậu nhiệt đới mưa mùa ở miền Đông Nam Bộ. Lượng bức xạ mặt trời trên 130 Kcal/cm2/năm. Nhiệt độ trung bình 26 ÷ 27oC, tối cao 39,9oC, tối thấp 12oC; chênh lệch nhiệt độ tháng nóng nhất (tháng 4) và lạnh nhất (tháng 12) từ 3 – 4oC. Tổng nhiệt độ cả năm từ 9.500 - 10.000oC. Đồng Nai có lượng mưa lớn, trung bình từ 2.200 - 2.400 mm/năm. Mưa phân bố không đều. Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11, trong đó 90% lượng mưa tập trung vào thời kỳ này; bình quân tháng từ 200 - 300 mm. Mùa khô khắc
nghiệt kéo dài từ tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau và hầu như không có mưa. Độ ẩm không khí trung bình năm từ 80 - 83%, cực đại 95% (tháng9), thấp nhất 25% (tháng 3). Lượng bốc hơi nước thay đổi từ 1.200 - 1.400 mm/năm, mùa khô bình quân 150 mm/tháng. Gió trung bình 2 ÷ 3 m/s, thịnh hành là gió mùa tây nam, gió mùa đông bắc rất yếu. Do những thay đổi cục bộ của địa hình và lớp phủ thực vật, nên ở các vùng khác nhau có chế độ tiểu khí hậu khác nhau. Những tài liệu điều tra về nước ngầm cho thấy, trên đất Bazan nước ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 10 - 20 m, lưu lượng 5 - 6 l/s; trên đất phù sa cổ biến động 3 - 10 m, đôi khi 3 - 4 m [49, 18].
3.1.2.4. Thực vật rừng
Khu BTTN&DT Vĩnh Cửu có 614 loài thực vật, nằm trong 390 chi, 111 họ, 70 bộ thuộc 6 ngành thực vật khác nhau trong đó có nhiều loài nằm trong sách đỏ IUCN, 2007 như : trắc (Dalbergia cochinchinensis), cẩm lai vú (Dalbergia mammosa), cẩm lai bà rịa (Dalbsegia bariensis), dầu rái (Dipterocarpus alatus), dầu mít (Dipterocarpus costatus), dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri), sao den (Hopea odorata), máu chó lá to (Knema pierrei), xoài đồng nai (Mangifera dongnaiensis),…
Thảm thực vật rừng trong Khu BTTN&DT Vĩnh Cửu, gồm các kiểu rừng: kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới; kiểu rừng kín nửa rụng lá ẩm nhiệt đới. Trong đó, kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới có nhiều loài cây gỗ qúy thuộc họ Sao - Dầu
(Dipterocarpaceae), họ Đậu (Leguminoseae), họ Xoan (Meliaceae), họ Vang
(Caesalpinraceae)… Nhiều quần thể có giá trị cao như vên vên (Anisoptera costata), dầu
rái (Dipterocarpus alatus), dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri), sao đen (Hopes odorata)
… Kiểu rừng kín nửa rụng lá ẩm nhiệt đới chiếm khoảng 15,0% diện tích, đứng thứ hai sau rừng kín thường xanh, phân bố tập trung hoặc phân tán ở cả 3 khu vực: Vĩnh An, Mã Đà và Hiếu Liêm. Có tỷ lệ cây rụng lá từ 25-30%, với các họ ưu thế: họ Tử vi (Lythraceae), họ Trôm (Sterculiaceae), họ Bồ hòn (Sapindaceae), họ Sim (Myrtaceae), họ Xoài
hỗn giao với các loài như bằng lăng (Lagerstroemia thorelii), bình linh (Vitex pubescens), dầu rái, vên vên, lành ngạnh…(Khu BTTN&DT Vĩnh Cửu, 2005)[49]
3.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu bao gồm những vấn đề sau đây:
(1) Đặc điểm chung của các trạng thái rừng IIB, IIIA1, IIIA2 và IIIA3
(2) Ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến độ phong phú của cây họ Sao - Dầu
a. Ảnh hưởng của độ ẩm tầng đất mặt
b. Ảnh hưởng của độ pH tầng đất mặt
c. Ảnh hưởng của độ tàn che tán rừng
d. Ảnh hưởng tổng hợp của độ tàn che tán rừng, độ ẩm và pH đất
(3) Ảnh hưởng của độ ẩm và pH tầng đất mặt trong các trạng thái rừng đến độ phong phú của cây họ Sao - Dầu
a. Ảnh hưởng của độ ẩm tầng đất mặt
b. Ảnh hưởng của pH tầng đất mặt
(4) Một số đề xuất
3.3. Phương pháp nghiên cứu3.3.1. Cơ sở phương pháp luận 3.3.1. Cơ sở phương pháp luận
Cơ sở khoa học của phương pháp luận là dựa trên những quan niệm sau đây: (1) Rừng là một hệ sinh thái; trong đó quần thụ = f(khí hậu, địa hình - đất, sinh vật, con người). Vì thế, sự hình thành và phát triển của những thành phần quần thụ phải được xem xét trên quan điểm hệ sinh thái.
(2) Sự phát sinh và phát triển của những loài cây tái sinh dưới tán rừng luôn bị kiểm soát bởi tập hợp nhiều yếu tố; trong đó một số yếu tố giữ vai trò chủ đạo, còn những yếu tố khác chỉ có vai trò thứ yếu. Mặt khác, trong thực tiễn nhà lâm học cũng chỉ quan tâm đến những nhân tố mà con người có thể kiểm soát được thông qua những hoạt động lâm sinh. Trong số những yếu tố môi trường có ảnh hưởng lớn đến tái sinh rừng mà con người có thể kiểm soát được, thì độ tàn che tán rừng và đặc tính lý - hóa của đất (độ ẩm và pH của tầng đất mặt) là những yếu tố chủ yếu.
Vì thế, độ phong phú của những lớp cây tái sinh tự nhiên dưới tán rừng phải được xem xét trong quan hệ với độ tàn che tán rừng, độ ẩm và pH của tầng đất mặt.
(3) Độ phong phú của những loài cây gỗ cũng thay đổi tùy theo trạng thái của quần xã hay trạng thái rừng. Ở những quần xã bị rối loạn (tương ứng với các kiểu trạng thái rừng IIA, IIB và IIIA1), độ phong phú của các loài cây gỗ có thể bị thay đổi mạnh. Nguyên nhân là do những rối loạn trong quần xã đã làm thay đổi điều kiện sống và số lượng cá thể của các loài. Ngoài ra, do trạng thái rừng khác nhau, nên mối quan hệ của các loài cây gỗ với với các yếu tố môi trường cũng thay đổi. Vì thế, khi xem xét mối quan hệ giữa độ phong phú của loài với các yếu tố môi trường thay đổi, tác giả cũng hướng vào xem xét độ bắt gặp những loài cây thuộc họ Sao - Dầu tùy thuộc vào trạng thái của quần xã hay trạng thái rừng. Những trạng thái rừng được chọn để so sánh độ phong phú của loài với các yếu tố môi trường thay đổi là IIB, IIIA1, IIIA2 và IIIA3. Như vậy, bằng cách xem xét mối quan hệ giữa độ phong phú của loài trong những quần xã khác nhau với các yếu tố môi trường thay đổi, có thể xác định được ảnh hưởng của từng nhân tố sinh thái trong các thái rừng đến độ bắt gặp cây họ Sao - Dầu.
(4) Quan hệ giữa độ phong phú của những loài cây gỗ với các yếu tố môi trường còn thay đổi tùy theo tuổi. Vì thế, xác định tối ưu sinh thái và tính chống chịu của các loài đối với các yếu tố môi trường ở những giai đoạn tuổi khác nhau là cần thiết.
(5) Khi xem xét mối quan hệ giữa độ phong phú của loài với các yếu tố môi trường, thì “Độ phong phú4” của loài được sử dụng theo nghĩa hẹp, nghĩa là nó chỉ biểu thị độ bắt gặp loài cây (bắt gặp = 1, không bắt gặp = 0) trên những ô mẫu có kích thước nhất định. Theo cách thu thập số liệu về độ phong phú của loài như thế, nên cách xử lý số liệu thích hợp nhất để phân tích mối quan hệ của loài với môi trường là hồi quy logit. Kết quả tính toán hồi quy logit chỉ ra xác suất bắt gặp loài tùy theo mức độ biến đổi của biến môi trường. Theo đó, khi môi trường sống thích
hợp thì xác suất bắt gặp loài sẽ có trị số cao. Ngược lại, khi môi trường sống không thích hợp thì xác suất bắt gặp loài sẽ có trị số thấp.
3.3.2. Phương pháp thu thập số liệu
3.3.2.1. Thu thập dữ liệu về đặc trưng của các trạng thái rừng
(a) Trước hết, thông qua bản đồ hiện trạng rừng của Khu bảo tồn thiên nhiên Vĩnh Cửu, tiến hành xác định và lựa chọn các trạng thái rừng trên bản đồ, kết hợp nhận biết các trạng thái trên thực địa theo chỉ dẫn của Loschau. Khi xác định và nhận biết đúng những trạng thái rừng là tạo thuận lợi cho việc xác định chính xác đối tương nghiên cứu.
(b) Kế đến, chọn bốn trạng thái rừng (IIB, IIIA1, IIIA2 và IIIA3) với mức độ ưu thế cây họ Sao - Dầu khác nhau để bố trí các ô đo đếm. Kích thước ô tiêu chuẩn là 2.000 m2. Những ô tiêu chuẩn này được bố trí điển hình trong bốn trạng thái rừng. Số lượng mẫu phân bố vào mỗi trạng thái rừng là 3 ô tiêu chuẩn; tổng số 12 ô tiêu chuẩn. Trong mỗi ô tiêu chuẩn, thực hiện đo đếm những chỉ tiêu sau đây:
- Thành phần loài cây gỗ lớn có D1.3≥ 8 cm và sắp xếp theo chi và họ.
- Đường kính thân cây tại vị trí 1,3 m (D1,3, cm). Chỉ tiêu này được đo hai chiều vuông góc và lấy giá trị trung bình, độ chính xác là 0,5 cm.
- Chiều cao thân cây, bao gồm chiều cao toàn thân - kí hiệu HVN (m) và chiều cao dưới cành lớn nhất còn sống (HDC, m). Tất cả được đo bằng thước đo cao Blumme-Leise với độ chính xác 0,5 m.
- Mô tả tình trạng tái sinh rừng thông qua 5 ô dạng bản đặt ở 4 góc và trung tâm ô tiêu chuẩn 2.000m2. Ô dạng bản có kích thước 2*2 m (4 m2). Cây tái sinh được thống kê theo loài và cấp chiều cao, bắt đầu từ H =10 cm đến H ≤ 4 m.
3.3.2.2. Thu thập độ bắt gặp loài trong quan hệ với các yếu tố môi trường
Trình tự đo đạc như sau:
(a) Trước hết, bố trí những tuyến cắt ngang qua bốn trạng thái rừng (IIB, IIIA1, IIIA2 và IIIA3). Mỗi tuyến có bề rộng 20 m, lập thành 2 loại tuyến: tuyến chính đi qua lần lượt từng trạng thái, tuyến phụ là tuyến đi qua những trạng thái điển hình mà tuyến chính không cắt qua, nhằm thu thập thông tin bổ sung cho tuyến
chính. Ước tính lập khoảng 10 tuyến chính/trạng thái và 1 – 5 tuyến phụ/trạng thái. Khoảng cách giữa các tuyến được thiết lập theo kiểu ngẫu nhiên điển hình. Chiều dài tuyến tùy thuộc vào trạng thái rừng.
(b) Kế đến, trên mỗi tuyến cứ sau 100 m lại bố trí 1 ô mẫu với kích thước 20*20m hay 400m2. Dự kiến mỗi trạng thái rừng cần đo đạc 50 ô mẫu 400m2. Trong mỗi ô mẫu, những dấu hiệu đo đạc bao gồm độ bắt gặp loài nghiên cứu và ba biến môi trường là độ tàn che tán rừng, độ ẩm và pH của tần đất mặt. Độ bắt gặp loài được ghi nhận bằng hai biến định danh - đó là bắt gặp (mã hóa = 1) và không bắt gặp (mã hóa = 0). Để thấy rõ đặc tính sinh thái của cây họ Sao - Dầu thay đổi theo tuổi, những cá thể của 3 loài cây gỗ (dầu song nàng, dầu rái và vên vên) được phân chia thành 2 nhóm tuổi. Nhóm 1 là những cây tái sinh có D1.3 ≤ 10 cm; trong đó phân chia thành hai nhóm nhỏ là Hvn ≤ 100 cm và Hvn > 100 cm đến D1.3 ≤ 10 cm. Nhóm 2 là những cây trưởng thành có D1.3 > 10 cm. Độ bắt gặp cây trưởng thành được đo đạc trên ô tiêu chuẩn 400m2. Độ bắt gặp cây tái sinh được đo đạc trên ô dạng bản 4*4 m hay 16 m2 ở trung tâm ô tiêu chuẩn 400m2. Độ ẩm (%) và pH của tầng đất mặt được xác định ở trung tâm ô mẫu 400m2 bằng máy đo nhanh (máy Soil pH & Moisture Tester, Model DM - 15), còn độ tàn che tán rừng được xác định bằng phương pháp mục trắc.
3.3.2.3. Thu thập những số liệu khác
Những số liệu khác cần thu thập bao gồm số liệu về khí hậu - thủy văn, đất và những hoạt động lâm sinh. Cách thức thu thập được thực hiện theo những chỉ dẫn thông thường trong lâm học. Tất cả số liệu thu thập trên ô tiêu chuẩn được ghi vào bảng ngoại nghiệp.
3.3.3. Phương pháp xử lý số liệu
Trình tự xử lý số liệu như sau:
3.3.3.1. Tính toán những đặc trưng lâm học của các trạng thái rừng
+ Đối với thành phần cây lớn
Trước hết, tập hợp những số liệu điều tra trên những ô tiêu chuẩn 2000m2 theo các trạng thái rừng IIB, IIIA1, IIIA2 và IIIA3.