Phá huỷ cấu trúc hệ sinh thái rừng

5. Đó ng góp mới của luâ ̣n án

4.4.2. Phá huỷ cấu trúc hệ sinh thái rừng

Do lịch sử tác động của con người đến các TTV ở KVNC đã diễn ra từ rất lâu nên thời gian thực hiện đề tài không thể quan sát được một cách toàn diện. Vì vậy, chúng tôi lấy không gian thay thế thời gian để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng.

Để đánh giá sự thay đổi về cấu trúc hê ̣ sinh thái rừng , chúng tôi đã chọn địa điểm nghiên cứu là các tra ̣ng thái thảm thực vật như : Trạng thái rừng tự nhiên trên núi đất, rừng thứ sinh nhân tác , thảm cây bụi và thảm cỏ . Các trạng thái này đều có nguồn gốc từ rừng nguyên sinh do con người khai thác quá mức mà thành. Trong giới hạn đề tài này , chúng tôi chỉ nghiên cứu cấu trúc không gian thẳng đứng của các trạng thái thảm thực vật. Kết quả điều tra như sau:

* Trạng thái rừng tự nhiên trên núi đất : Trạng thái rừng này là đối tượng bị tác động mạnh nhất. Từ những năm 1990 trở về trước, rừng thường có cấu trúc 5 tầng, với nhiều loài cây gỗ quý, có kích thước lớn. Tuy nhiên, do sự tác động của con người, kiểu rừng này đã bị suy giảm, thậm chí còn bị phá hủy cấu trúc vốn có của nó.

Khi điều tra cho thấy, kiểm rừng trên núi đất có độ tàn che là 0,58, được chia thành 4 tầng, bao gồm: 2 tầng cây gỗ, tầng cây bụi, tầng thảm tươi.

- Tầng cây gỗ thứ 1 gồm các cây gỗ chiều cao từ 10m đến 14m như : Trám

trắng (Canarium album), Trám đen (Canarium tramdendum) Xoan nhừ (Choerospondias axillaris), Sấu (Dracontomelon duperreanum), Chò xanh (Terminaria myriocarpa), Táu (Vatica ordorata), Phay sừ ng (Duabanga grandiflora), Dẻ gai (Breynia coriacea), Muồng trắng (Albizia kalkora), Bồ kết (Gleditsia australis) …

- Tầng cây gỗ thƣ́ 2 có chiều cao từ 5m đến dướ i 10m gồm các cây gỗ nhỏ như: Thôi ba (Alangium chinense), Thích Bắc bộ (Acer tonkinense), Dâu da xoan (Allospondias lakonensis), Côm tầng (Elaeocarpus griffithii), Mức lông mềm (Wrightia pubescens), Chân chim (Schefflera heptaphylla), Đu đủ rừng (Trevesia sphaerocarpa), Cây gạo (Bombax ceiba), Kháo nhớt (Phoebe tavoyana), Vàng anh (Saraca dives)…

- Tầng cây bụi gồm các cây bụi và một số cây gỗ có chiều cao từ 1m đến dưới

to (Saurauia dillenioides), Bồ cu vẽ (Breynia fruticosa), Sơn (Toxicodendron succedana), Vạng (Endosperma chinense)…

- Tầng thả m tƣơi gồm các cây bụi nhỏ và các cây thân thảo , chiều cao dưới 1m như : Quyển bá quấn (Selaginella involvens), Cỏ tháp bút (Equisetum ramosissimum), Dớ n (Cyclosorus parasiticus), Chít (Thysanolaena maxima), Sa nhân (Amomum longiligulare), Nghệ (Cucuma aeruginosa), Hương bài (Vetiveria zizanoides), Gừ ng (Zingiber officinale) …

* Trạng thái rừng thứ sinh nhân tác

Ở trạng thái rừng này có độ tàn che chỉ còn là 0,42, cấu trúc gồm 3 tầng: Tầng cây gỗ, tầng cây bụi, tầng thảm tươi.

- Tầng cây gỗ gồm các cây gỗ có chiều cao 5m đến 9m như: Tai chua (Garcinia cowa), Thôi ba (Alangium chinense), Mức lông mềm (Wrightia pubescens), Dâu da xoan (Allospondias lakonensis), Sấu (Dracontomelon duperreanum), Cáng lò (Betula alnoides), Núc nác (Oroxylon indicum), Gạo rừng (Bombax ceiba), Trám trắng (Canarium album), Chẹo trắn g (Engelhardtia spicata), Bồ kết (Gleditsia australis), Côm tầng (Elaeocarpus griffithii)…

- Tầng cây bụi có chiều cao trung bình từ 1-2m gồm các loài cây bụi như: Nóng lá to (Saurauia dillenioides), Bồ cu vẽ (Breynia fruticosa), Đuôi chồn (Uraria crinita), Mua (Melastoma candidum), Mua bà (Melastoma sanguineum), Vú bò lá xẻ (Ficus heterophylla), Đơn nem (Maesa perlarius)…

- Tầng thả m tƣơi có chiều cao dưới 0,5m gồm các cây thân thảo như: Thông đất (Lycopodium cernum), Quyển bá quấn (Selaginella involvens), Rớ n đen (Adiantum flabellatum), Cỏ tranh (Imperata cylindrica), Dớ n (Cyclosorus parasiticus), Cỏ xước (Achyranthes aspera), Dền gai (Amaranthus spinosus), Mào gà đỏ (Celosia argentea), Cỏ rác (Microstegium vagans)…

* Trạng thái thảm cây bụi

Kiểu thảm cây bu ̣i này có cấu trúc 2 tầng, bao gồm:

- Tầng thứ 1 gồm các cây thân bụi và cây gỗ tái sinh , có chiều cao trung bình

từ 1-3m như: Nóng (Saurauia napaulensis), Nóng lá to (Saurauia dillenioides), Mua (Melastoma candidum), Mức lông mềm (Wrightia pubescens), Côm tầng

(Elaeocarpus griffithii), Chân chim nú i đá (Macropanax ereophilum), Muối (Rhus chinensis), Sơn (Toxicodendron succedana)…

- Tầng thứ 2 chủ yếu gồm các cây thân thảo và một số cây bụi có chiều cao dưới 0,5m như: Thông đất (Lycopodium cernum), Quyển bá quấn (Selaginella involvens), Guột (Dicranopteris lineari), Dớ n (Cyclosorus parasiticus), Dền gai (Amaranthus spinosus), Dền cơm (Amaranthus lividus), Đơn buốt (Bidens pilosa), Cúc chỉ thiên (Elephantopus scaber), Cỏ lào (Eupatorium odoratum), Cỏ tranh (Imperata cylindrica), Cỏ chè vè (Miscanthus floridulus), Cỏ lá tre (Centotheca lappacea), Cỏ rác (Microstegium vagans), Cậm cang gai (Smilax ferox)…

* Trạng thái thảm cỏ

Ở trạng thái thảm cỏ chỉ có cấu trúc 2 tầng, bao gồm:

- Tầng thứ 1 gồm các cây bụi và một số cây thân thảo có chiều cao trung bình từ 0,5-1m như: Mua (Melastoma candidum), Cỏ lào (Eupatorium odoratum), Sim (Rhodomyrtus tomentosa), Cỏ xước (Achyranthes aspera), Đuôi chồn (Uraria crinita), Vú bò (Ficus hirta), Đơn nem (Maesa perlarius), Cỏ chè vè (Miscanthus floridulus), Chít (Thysanolaena maxima)…

- Tầng thứ 2 gồm các loài thân thảo có chiều cao trung bình dưới 0,5m như: Guột (Dicranopteris lineari), Dớ n (Cyclosorus parasiticus), Dền cơm (Amaranthus lividus), Dền gai (Amaranthus spinosus), Mào gà đỏ (Celosia argentea), Rau dệu (Alternanthera sessilis), Đơn buốt (Bidens pilosa), Cỏ tranh (Imperata cylindrica), Cỏ lá tre (Centotheca lappacea), Cỏ rác (Microstegium vagans), Cỏ may (Chrysopogon aciculatus), Cậm cang gai (Smilax ferox), Cỏ gừng (Panicum repens)…

Tóm lại: Qua nghiên cứu cấu trúc thẳng đứng của các trạng thái thảm thực vật ở KVNC chúng tôi rút ra một số nhận xét.

- Đối với trạng thái rừng trên núi đất chỉ còn có cấu trúc 4 tầng, sự phân tầng thể hiê ̣n khá rõ ràng , thành phần loài thực vâ ̣t tương đối ổn định , các loài cây gỗ có phẩm chất tốt và trung bình.

- Trạng thái rừng thứ sinh nhân tác do đã từng có sự tác động mạnh mẽ của con người nên TTV bị biến đổi. Hiện nay TTV đang phục hồi ở giai đoạn 10-15 năm nên chiều cao trung bình còn thấp , chỉ có cấu trúc 3 tầng. Các loài cây gỗ có phẩm chất tốt và trung bình không nhiều, hầu hết là những loài ưa sáng, mọc nhanh, giá trị

kinh tế thấp. Sự thay đổi tổ thành loài trong các tầng còn tiếp diễn và chưa ổn định về cấu trúc.

- Đối với trạng thái thảm cây bụi và thảm cỏ chỉ có cấu trúc 2 tầng. Nguồn gốc của các trạng thái này chủ yếu được hình th ành do nương rãy bị bỏ hóa . Hiện nay, rừng đang phục hồi ở giai đoạn đầu nên cấu trúc tầng còn khá đơn giản. Vì vậy, tổ thành loài trong 2 trạng thái chủ yếu là các loài cây ưa sáng sống ngắn và thích hợp với điều kiện đất nghèo dinh dưỡng.

4.4.3. Sự suy thoái môi trường đất

Quan hệ giữa lớp phủ thực vật với đất rất chặt chẽ. Đất cung cấp chất dinh dưỡng, nước, muối khoáng cho cây. Ngược lại, khi cây rừng khép tán sẽ tạo độ ẩm cao và tiểu khí hậu thuận lợi cho vi sinh vật đất hoạt động. Đồng thời vật rơi rụng là nguồn chất hữu cơ dưới sự phân hủy của vi sinh vật làm tăng độ phì cho đất. Vì thế, sự phá hủy cấu trúc tầng tán của hệ sinh thái rừng, độ che phủ của rừng bị thay đổi kéo theo sự thay đổi về chất lượng của đất dưới tán rừng, tăng nguy cơ xói mòn đất. Trong phạm vi đề tài này, tôi nghiên cứu về ảnh hưởng lớp phủ thực vật đến một số tính chất lý học, xói mòn đất, tính chất hóa học và vi sinh vật đất dưới các TTV khác nhau. Khi tiến hành nghiên cứu, tôi chọn địa điểm là: Rừng thứ sinh (Đồng Vinh-Điềm Mặc), Rừng trồng Mỡ 7 năm tuổi (Đồng Vinh-Điềm Mặc), Thảm cây bụi (Hồng La-Sơn Phú), Thảm cỏ (Nạ Mộc-Bình Yên) và 4 trạng thái TTV này đều có nguồn gốc từ rừng nguyên sinh do tác động của con người mà hình thành.

* Ảnh hƣởng lớp phủ thực vật đến một số tính chất lý học của đất

Tính chất lý học có ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất và tính chất hóa học của đất, từ đó sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và phát triển của cây. Ngược lại, những tính chất này lại phụ thuộc rất nhiều vào lớp phủ của từng kiểu thảm thực vật khác nhau. Ở nước ta việc nghiên cứu ảnh hưởng của lớp phủ thực vật tới môi trường đất cũng đã được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm, các lĩnh vực chủ yếu là tìm hiểu đặc điểm lý hóa học của đất dưới các TTV khác nhau. Các công trình nghiên cứu [24], [25], [27], [45], [52], [60], [82]… đều khẳng định vai trò của TTV đối với môi trường đất, rừng càng có tổ thành loài cao, độ che phủ lớn thì càng có tác dụng bảo vệ và cải tạo đất.

độ ẩm, độ xốp của đất dưới các trạng thái TTV là khác nhau. Trong đó, tỷ trọng (từ 2,43-2,63g/cm3) và dung trọng (từ 0,79-1,20g/cm3) của đất giảm dần từ đất thảm cỏ

thảm cây bụi rừng trồng rừng thứ sinh hay nói cách khác, độ che phủ của thảm thực vật càng cao thì tỷ trọng và dung trọng đất càng thấp. Đối với những đất có tỷ trọng và dung trọng cao thì các loài thực vật mọc trên đó thường có bộ rễ kém phát triển, ít có khả năng ăn sâu, vì vậy mà đất thảm cỏ và cây bụi chủ yếu là các loài hạn sinh. Như vậy tỷ trọng và dung trọng có liên quan chặt chẽ với lớp phủ TTV, ngoài ra nó còn liên quan trực tiếp đến kết cấu đất, khả năng bị xói mòn, độ phì … của đất.

Bảng 4.28. Một số tính chất lý học dƣới các trạng thái thảm thực vật Loại đất dƣới các TTV Độ ẩm (%) Tỷ trọng g/cm3 Dung trọng g/cm3 Độ xốp (%) Rừng thứ sinh 41,902 2,43 0,79 67,490 Rừng trồng Mỡ 38,454 2,48 0,87 64,919 Thảm cây bụi 34,426 2,54 1,02 59,843 Thảm cỏ 20,742 2,63 1,20 54,373

Ngược lại, độ xốp (67,490%-54,373%) và độ ẩm (41,902%-20,742%) của đất giảm dần theo đất rừng thứ sinh rừng trồng thảm cây bụi thảm cỏ hay nói cách khác, độ che phủ của thảm thực vật càng cao thì độ xốp và độ ẩm đất càng cao. Sở dĩ độ ẩm và độ xốp của đất dưới TTV rừng thứ sinh và rừng tự nhiên cao là do có độ che phủ lớn (xem mục 4.2.2). Bên cạnh đó độ xốp và độ ẩm có liên quan chặt chẽ với dung trọng và tỷ trọng đất của cùng một mẫu đất, dung trọng và tỷ trọng càng thấp thì độ xốp càng cao nên tăng khả năng thấm nước vào đất làm cho độ ẩm đất cao lên, đồng thời cũng hạn chế được xói mòn đất.

* Ảnh hƣởng lớp phủ thực vật đến xói mòn đất

Lớp phủ của các kiểu thảm thực vật có vai trò rất quan trọng, có tác dụng hạn chế xói mòn đất. Để xác định mức độ xói mòn đất ở các trạng thái rừng khác nhau, chúng tôi đã tiến hành điều tra, phân tích, kết quả thống kê ở bảng 4.29.

Bảng 4.29. Xói mòn đất trong các trạng thái thảm thực vật Loại đất

dƣới các TTV bào mòn (mm/năm) Chiều dày đất bị mòn (tấn/ha/năm) Lƣợng đất bị bào

Rừng thứ sinh 1,1 10,8

Rừng trồng Mỡ 2,1 20,7

Thảm cây bụi 4,2 45,5

Như vậy, mức độ xói mòn đất cao nhất ở dưới trạng thái thảm cỏ > thảm cây bụi > rừng trồng > rừng thứ sinh, chứng tỏ vai trò chống xói mòn của lớp phủ thực vật là rất lớn. Ở thảm cỏ và thảm cây bụi có độ che phủ thấp, độ xốp của đất thấp hơn, khối lượng vật rơi rụng ít (xem mục 4.2.2) nên khả năng bị xói mòn lớn. Ở rừng trồng Mỡ, tuy độ che phủ lớn nhưng là rừng thuần loài, lớp thảm tươi dưới tán rừng mỏng nên xói mòn vẫn xảy ra. Trong khi đó, rừng thứ sinh có độ che phủ cao, thảm tươi và thảm mục dưới tán rừng dày, đất có độ xốp lớn nhất nên đã giảm dòng chảy bề mặt, giảm khả năng di chuyển của các hạt đất, hạn chế được xói mòn. Như vậy, do con người phá hủy TTV nên đã dẫn đến xói mòn đất ở các mức độ khác nhau từ đó gây suy thoái môi trường đất, ảnh hưởng đến tính chất hóa học và vi sinh vật của đất.

* Ảnh hƣởng lớp phủ thực vật đến một số tính chất hóa học của đất

Kết quả tại bảng số liệu 4.30 cho thấy hàm lượng chất dinh dưỡng tăng dần từ đất thảm cỏ thảm cây bụi rừng trồng rừng thứ sinh hay nói cách khác, độ che phủ của thảm thực vật càng cao thì hàm lượng chất dinh dưỡng càng lớn.

Hàm lượng mùn trong đất được tạo thành do vi sinh vật phân giải xác hữu cơ sinh vật. Trong đó, lượng mùn cao nhất là rừng thứ sinh (3,36%) vì khối lượng cành lá rụng, thân cây mục là lớn nhất, thấp nhất là thảm cỏ. Quá trình khoáng hóa của vi sinh vật cũng sẽ tạo các chất hữu cơ, tạo độ phì cho đất. Kết quả phân tích cũng cho thấy hàm lượng N, P2O5, K2O cao nhất ở đất rừng thứ sinh tương ứng là 0,327%, 0,191% và 1,325%; các số liệu này đã giảm dần từ đất rừng trồng đến đất thảm cây bụi và thấp nhất là đất dưới thảm cỏ. Như vậy vai trò của vi sinh vật cũng rất quan trọng trong việc phân giải các chất hữu cơ, hoàn trả vật chất cho môi trường, tạo chu trình tuần hoàn vật chất.

Bảng 4.30. Một số tính chất hóa học dƣới các trạng thái thảm thực vật Loại đất dƣới các TTV Mùn (%) pHKCl N (%) P2O5 (%) K2O (%) Rừng thứ sinh 3,36 6,13 0,327 0,191 1,325 Rừng trồng Mỡ 2,87 5,84 0,258 0,183 1,012 Thảm cây bụi 2,65 4,44 0,179 0,166 0,756 Thảm cỏ 2,19 4,04 0,146 0,130 0,545

Ngoài ra, đề tài cũng phân tích về chỉ tiêu pHKCl để từ đó đánh giá độ chua của đất. Đất chua ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng của thực

vật. Trong dung dịch càng chua thì độ hòa tan của các chất càng nhiều, nhất là các muối khoáng. Do độ axit cao trong dung dịch đất chua thường có nhiều chất hòa tan có hàm lượng cao quá mức, gây độc cho cây. Đó là các nguyên tố như Al, Mn, Fe … các nguyên tố này cao quá gây ức chế, kìm hãm sự phát triển của rễ cây. Rễ cây không phát triển được nên không hút nước, thức ăn nuôi cây, dẫn đến cây chết. Hoặc cũng có thể các nguyên tố nào đó quá nhiều sẽ ức chế sự hấp thu dinh dưỡng đối với các nguyên tố khác, làm mất cân đối dinh dưỡng, cây cũng sinh trưởng và phát triển kém. Trong đất đồi chua chứa nhiều sắt, nhôm gây kết tủa, cố định chặt lân, làm cho cây không hút được lân, bộ rễ cây kém, thậm chí không phát triển được [135].

Theo kết quả bảng 4.30, hàm lượng pHKCl trong đất cũng giảm dần theo độ che phủ của TTV, cao hơn cả là ở đất rừng thứ sinh và rừng trồng cây Mỡ, tương ứng là 6,13 và 5,84 thuộc các loại đất trung tính. Thấp hơn là đất thảm cây bụi và thảm cỏ, tương ứng là 4,44 và 4,04, hai loại đất này thuộc mức độ rất chua từ đó ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng, phát triển của nhiều loài thực vật mọc trên đó.

* Sự suy giảm mật độ, hoạt tính và tính đa dạng của vi sinh vật trong đất

Vi sinh vật giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc đất. Hệ sợi của nấm mốc và xạ khuẩn kết gắn các hạt đất lại với nhau. Polysacarrit ngoại bào do vi khuẩn, nấm men, nấm mốc sinh ra tạo nên cấu trúc đất. Các vật liệu mùn từ các hoạt động sống của vi sinh vật hình thành các phức hợp hữu cơ mùn/sét. Những hoạt động này làm giảm sự xói mòn, cho phép nước thấm nhanh hơn và duy trì sự thoáng khí trong đất.

Mức độ hoạt động, số lượng và sự thay đổi của quần thể vi sinh vật có thể phản ánh sự ổn định hệ thống với sự quay vòng chất dinh dưỡng, số lượng cacbon được sử dụng trong đất cũng như cấu trúc toàn bộ quần thể và chức năng của chúng trong đất. Còn sự đa dạng quần thể vi sinh vật và chức năng của chúng ảnh hưởng lớn lên tính ổn định và khả năng phục hồi của hệ thống đất [121], [124]. Sử dụng các đặc tính vi sinh vật có thể xác định được sự thay đổi chất lượng đất trước khi xuất hiện các thay đổi về các thông số lý, hoá của đất bởi vì chúng có thể trả lời sự bất ổn của đất nhanh hơn các chỉ thị lý hoá khác và có thể sử dụng chúng như các chỉ tiêu đánh giá chất lượng đất.

Độ che phủ của các thảm thực vật ảnh hưởng lớn tới sự phục hồi đất. Độ che phủ càng cao thì chất lượng đất càng tốt. Ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về số lượng và hoạt tính sinh học của vi sinh vật dưới các thảm thực vật ở Thái Nguyên, Vĩnh Phúc [62], [70], [92] và ở khu bảo tồn thiên nhiên Tây Yên Tử tỉnh Bắc Giang [37]. Tuy nhiên, ở các địa điểm địa hình, địa lý khác nhau thì số lượng vi sinh vật, hoạt tính sinh học và tính đa dạng của chúng có thể thay đổi. Vì vậy, tôi đặt ra nội dung nghiên cứu về số lượng vi sinh vật, hoạt tính sinh học cũng như tính đa