Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.2. Đặc điểm cấu trúc các trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện
Mường La, tỉnh Sơn La
Các chỉ tiêu điều tra cấu trúc rừng gồm đường kính thân, đường kính tán, chiều cao vút ngọn, chiều cao dưới cành các cây cao, độ tàn che, khối lượng và diện tích lá cây rừng, chiều cao, đường kính tán và độ che phủ của cây bụi, chiều cao, tỷ lệ che phủ của thảm tươi, tỷ lệ che phủ chung của cây bụi thảm tươi, khối lượng, phân bố và tỷ lệ che phủ của thảm khơ. Đây là những chỉ tiêu có ảnh hưởng quyết định đến khả năng thẩm ngấm, lưu giữ và ngăn cản lượng nước mưa ở hệ sinh thái rừng. Giá trị của những chỉ tiêu này càng cao thì khả năng giữ nước của chúng càng lớn. Để phân tích đặc điểm cấu trúc của các thảm thực vật vùng đầu nguồn huyện Mường La, tỉnh Sơn La đề tài đã điều tra 40 ơ tiêu chuẩn. Vị trí và một số đặc điểm của các ô tiêu chuẩn được thống kê trong phụ lục 01.
Các ô tiêu chuẩn phân bố ở nhiều trạng thái rừng và đất khác nhau. Có 6 trạng thái rừng và thực vật chủ yếu ở khu vực nghiên cứu gồm: đất trống, rừng trồng Thông, rừng nghèo, rừng phục hồi, rừng trung bình, rừng trồng Trẩu. Các ô tiêu chuẩn phân bố trên các độ cao từ 966 đến 1400m, từ độ dốc 16 đến 37 độ. Sự đa dạng của các trạng thái rừng đầu nguồn và phân bố trên những điều kiện địa hình khác nhau trong hệ thống ô nghiên cứu là điều kiện đảm bảo tính khả thi của việc phân tích khả năng giữ nước của các trạng thái
rừng phòng hộ đầu nguồn và các nhân tố ảnh hưởng. Một số hình ảnh về các trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu như sau.
4.2.1. Đặc điểm tầng cây cao
Các đặc điểm điều tra tầng cây cao ở các ô tiêu chuẩn được thống kê trong phụ lục 02 và tóm tắt trong bảng 4.3 sau.
Bảng 4.3. Cấu trúc tầng cây cao dưới các trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn xã Ngọc Chiến - huyện Mường La
Stt Trạng thái rừng D1.3 (cm) Dt (m) Hvn (m) TC (%) N (cây/ha) Hdc (m) M (m3/ha)
1 Đất trống 0 0 0 0 0 0 0 2 Rừng nghèo 13,7 3,4 8,1 48,0 583,3 4,1 36,0 3 Rừng phục hồi 16,2 4,3 12,1 49,3 654,2 6,5 89,8 4 Rừng Thông 16,2 3,7 8,2 53,5 770,0 4,0 67,8 5 Rừng Trẩu 17,1 4,9 7,8 58,3 1160,0 3,5 106,0 6 Rừng trung bình 20,3 5,0 15,6 66,6 688,2 10,0 179,5
Phân tích số liệu ở bảng trên cho phép đi đến một số nhận xét sau: - Kích thước cây rừng ở rừng trung bình, rừng nghèo và rừng phục hồi là lớn nhất. Chiều cao trung bình cây rừng ở rừng trung bình đạt mức xấp xỉ 15,6 m; rừng phục hồi là 12,1 m; rừng nghèo có chiều cao đạt 8,1 m; các rừng trồng có chiều cao thấp nhất xấp xỉ từ 7 – 9 m.
- Đường kính cây rừng đạt giá trị lớn nhất tại trạng thái rừng trung bình với 20,3 cm tiếp theo là rừng Trẩu đạt 17,1 cm; trừng phục hồi và rừng Thơng đều đạt giá trị 16,2 cm; đường kính thấp nhất là rừng nghèo với 13,7 cm.
Đường kính và chiều cao cây rừng ở các trạng thái thực vật được thể hiện ở hình 4.8 và 4.9.
Hình 4.8. Đường kính trung bình cây rừng D1.3 (cm) các trạng thái rừng
Hình 4.9. Chiều cao trung bình cây rừng Hvn (m) của các trạng thái rừng
- Độ tàn che tầng cây cao đạt giá trị lớn nhất dưới các trạng thái rừng trung bình và rừng trồng với giá trị nằm trong khoảng 53 – 67%; tiếp theo đến rừng phục hồi độ tàn che 49,3% và rừng nghèo đạt 48%. Sự khác biệt về độ tàn che tầng cây cao giữa các trạng thái thực vật được thể hiện ở hình 4.10 sau.
Hình 4.10. Độ tàn che TC (%) tầng cây cao dưới các trạng thái rừng
- Trữ lượng rừng trung bình là lớn nhất sau đó đến rừng phục hồi, dao động từ 80 đến 180m3/ha. Trữ lượng các rừng trồng đều ở mức trên dưới 100m3/ha. Sự khác biệt về trữ lượng các loại rừng được thể hiện ở hình 4.11.
Hình 4.11. Trữ lượng gỗ M (m3/ha) của các trạng thái rừng
- Mật độ cây rừng ở các trạng thái cũng có sự khác biệt tương đối rõ. Mật độ cây gỗ ở rừng trồng Trẩu và Thông là lớn nhất, mật độ cây rừng tự
nhiên là thấp nhất, 500- 600 cây/ha. Mật độ cây rừng ở các trạng thái được thể hiện ở hình 4.12.
Hình 4.12. Mật độ N (cây/ha) của các trạng thái rừng
4.2.2. Đặc điểm thực vật tầng thấp (thảm tươi cây bụi và cây tái sinh)
Lớp thực vật tầng thấp dưới tán rừng chủ yếu gồm cây bụi, thảm tươi và các cây con của những cây gỗ lớn. Tuy nhiên, so với cây bụi thảm tươi, số lượng cây tái sinh thường khơng nhiều và khơng có vai trị thực sự quan trọng với q tình tuần hồn nước của hệ sinh thái rừng. Vì vậy, trong đề tài này nói đến thực vật tầng thấp chủ yếu nói đến cây bụi thảm tươi. Thực vật tầng thấp có vai trị quan trọng với q trình tuần hồn nước trong hệ sinh thái rừng. Nó làm giảm động năng của mưa xuống mặt đất rừng giữ cho mặt đất tơi xốp để tăng sức thấm nước của đất rừng, góp phần ngăn cản làm chậm dòng chảy mặt để tăng cơ hội thấm nước xuống đất, và cũng có giữ lại một phần nước trên tán để bốc hơi trở lại khí quyển. Kết quả điều tra thực vật tầng thấp ở các ô nghiên cứu được ghi trong phụ lục 03 và thống kê trong bảng 4.4 sau.
Bảng 4.4. Đặc điểm cấu trúc của thực vật tầng thấp tại điểm nghiên cứu Stt Trạng thái Hcb (m) CPcb (%) Htt (m) CPtt (%) CP (%) 1 Đất trống 1,0 19,0 0,8 49,3 64,3 2 Rừng nghèo 1,0 44,8 0,9 41,0 64,8 3 Rừng phục hồi 1,1 31,2 1,1 61,8 69,9 4 Rừng Thông 1,1 45,3 0,7 50,0 56,0 5 Rừng Trẩu 1,4 46,3 0,7 48,7 53,0 6 Rừng trung bình 1,1 43,6 1,6 32,3 67,9
Từ số liệu điều tra cho phép đi đến một số nhận xét sau.
- Tỷ lệ che phủ chung của lớp thực vật tầng thấp ở các trạng thái tương đối cao, dao động từ 50 đến 70%. Ở đất trống tỷ lệ che phủ của thực vật tầng thấp chiếm 64,3%. Ít cây bụi thảm tươi nhất là ở các trạng thái rừng trồng, nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này là do độ tàn che của rừng trồng là tương đối cao so với các trạng thái rừng tự nhiên. Sự khác biệt về độ che phủ chung của thực vật tầng thấp ở các trạng thái rừng được thể hiện ở hình 4.13.
Hình 4.13. Độ che phủ chung của thực vật tầng thấp ở các trạng thái rừng
- Chiều cao cây bụi ở các trạng thái rừng là tương đối đồng đều, nhưng chiều cao của thảm tươi dưới các trạng thái rừng tự nhiên thường cao hơn so với thảm tươi dưới các trạng thái rừng trồng và đất trống. Ở các trạng thái rừng tự nhiên chiều cao thảm tươi cao hơn so với rừng trồng và đất trống
khoảng 20 – 30 cm. Sự khác biệt về chiều cao cây bụi và thảm tươi ở các trạng thái rừng được thể hiện ở các hình 4.14 và 4.15 sau.
Hình 4.14. Chiều cao cây bụi ở các trạng thái rừng
Hình 4.15. Chiều cao thảm tươi ở các trạng thái rừng
- Tỷ lệ che phủ của cây bụi đạt giá trị lớn nhất tại hai trạng thái rừng Trẩu và rừng Thông lần lượt đạt giá trị là 46,3 và 45,3; tiếp theo đến rừng trung bình và rừng nghèo; độ che phủ của cây bụi có giá trị thấp nhất tại các
trạng thái rừng phục hồi và đất trồng. Có thể thấy rõ hơn đặc điểm khác biệt về phát triển cây bụi dưới các trạng thái rừng qua hình 4.16.
Hình 4.16. Độ che phủ mặt đất của cây bụi dưới các trạng thái rừng
- Sự phát triển của thảm tươi ở rừng phục hồi và đất trống mạnh mẽ hơn so với rừng tự nhiên. Đặc điểm này có liên quan đến nhu cầu ánh sáng mạnh của các loài thảm tươi và độ tàn che cao dưới tán rừng tự nhiên. Sự khác biệt về độ che phủ của lớp thảm tươi dước các trạng thái rừng được thể hiện ở hình 4.17.
Nhìn chung sự khác biệt về cấu trúc của các tạng thái thực vật chủ yếu được thể hiện ở kích thước cây rừng, độ tàn che của tầng cây cao, độ che phủ của lớp thảm tươi cây bụi. Đây cũng là những chỉ tiêu phản ảnh kích thước, năng lực trao đổi vật chất và năng lượng của hệ sinh thái với mơi trường do đó quyết định đến hiệu quả giữ nước cũng như hiệu quả phịng hộ nói chung của các thảm thực vật.
4.2.3. Đặc điểm lớp thảm khô
Lớp thảm khơ có tác dụng hấp thụ một phần nước mưa và ngăn cản dịng chảy. Do đó nó có ảnh hưởng đến quá trình thuỷ văn và khả năng giữ nước của hệ sinh thái rừng. Để phân tích đặc điểm của thảm khô đề tài đã thống kê các chỉ tiêu điều tra. Kết quả ghi trong phụ lục 04 và tóm tắt trong bảng 4.5 sau.
Bảng 4.5. Khối lượng thảm khô ở các trạng thái rừng đầu nguồn Stt Trạng thái rừng Khối lượng thảm mục (kg/ha) Độ ẩm mẫu (%) Khối lượng thảm mục khô (kg/ha) 1 Đất trống 2909,0 25,9 2310,5 2 Rừng nghèo 8673,3 73,3 5087,3 3 Rừng phục hồi 5668,0 41,9 3973,5 4 Rừng Thông 9288,0 99,5 4555,5 5 Rừng Trẩu 5312,0 70,7 3110,7 6 Rừng trung bình 7696,0 143,7 3584,2
Phân tích số liệu trên cho phép đi đến một số nhận xét sau.
- Khối lượng vật rụng ở các trạng thái rừng ở Mường La là tương đối lớn, chúng luôn ở mức trên dưới mười tấn /ha. Sự khác biệt giữa chúng không nhiều, dao động từ 1000 - 3000 kg/ha. Khối lượng vật rụng thấp nhất ở đất trống chỉ khoảng một nửa các trạng thái rừng khác. Sự phân bố của vật rụng dưới các trạng thái rừng được thể hiện ở hình 4.18.
Hình 4.18. Lượng vật rụng dưới các trạng thái rừng
- Trong quá trình điều tra khối lượng thảm mục dưới các trạng thái rừng đề tài cũng đã tiến hành lấy mẫu phục vụ phân tích xác định độ ẩm của thảm mục dưới rừng, từ đó làm căn cứu tính tốn quy khổi khối lượng khơ của thảm mục dưới rừng. Kết quả tính tốn cho thấy khối lượng thảm mục khô đạt giá trị cao nhất dưới trạng thái rừng nghèo với 5087,3 kg/ha; tiếp theo là các trạng thái rừng Thơng, rừng phục hồi, rừng trung bình có khối lượng thảm mục khơ lần lượt là 4555,5 kg/ha; 3973,5 kg/ha và 3584,2 kg/ha; khối lượng thảm mục khô thấp nhất dưới trạng thái rừng Trẩu và đất trống lần lượt đạt giá trị 3110,7 kg/ha và 2310,5 kg/ha. Hình ảnh trực quan về sự khác biệt khối lượng thảm mục khô dưới các trạng thái rừng được thể hiện trong hình 4.19 sau.
Hình 4.19. Lượng vật rụng khơ kiệt dưới các trạng thái rừng 4.3. Dung tích chứa nước của các trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La
4.3.1. Khối lượng, diện tích và dung tích chứa nước của lá rừng
4.3.1.1. Khối lượng và diện tích lá rừng
Để xác định khối lượng và diện tích lá rừng đề tài đã điều tra một số chỉ tiêu về cây tiêu chuẩn, kết quả cụ thể được ghi trong phụ lục 05.
Bằng phương pháp phân tích thống kê đề tài đã xác định được liên hệ của trọng lượng lá cây rừng với kích thước của cây tiêu chuẩn. Hình ảnh và phương trình liên hệ như sau.
Hình 4.20. Phụ thuộc của khối lượng lá Y cây tiêu chuẩn vào kích thước của chúng X=(D1.3^2)*Hvn
Giữa khối lượng lá cây rừng với kích thước của chúng có liên hệ tương đối chặt. Hệ số tương quan giữa chúng là R = 0,77. Đề tài đã sử dụng phương trình thực nghiệm này để ước lượng diện tích lá cây rừng.
Để xác định diện tích lá rừng từ khối lượng của chúng, đề tài đã điều tra diện tích các mẫu lá bằng phương pháp cắt hình lá trên giấy. Kết quả được ghi cụ thể trong phụ lục 06.
Như vậy, diện tích của 1 kg lá ở các lồi cây khơng hồn tồn giống nhau. Chúng dao động từ 3,3 đến 8 m2/kg, trung bình là 4,7 m2/kg. Diện tích của một kilogam lá không chỉ phụ thuộc vào lồi cây mà cịn phụ thuộc vào tuổi cây và hoàn cảnh lập địa. Số liệu cho thấy diện tích của 1 kg lá cùng một loài nhưng ở các cây khác nhau cũng không giống nhau. Sai số của việc xác định diện tích lá rừng phụ thuộc vào số cây tiêu chuẩn và cũng là số lồi điều tra vì ở đây các cây tiêu chuẩn thường là những cây khác loài. Căn cứ vào số liệu ở bảng trên có thể sử dụng cơng thức thống kê để xác định sai số ước lượng diện tích lá rừng theo số lồi điều tra, hay số lồi có trong rừng hỗn giao, kết quả được thể hiện ở các bảng 4.6 và hình 4.21.
Bảng 4.6. Sai số xác định diện tích lá rừng từ khối lượng lá
Số loài trong rừng tự nhiên Sai số tuyệt đối khi ước lượng diện tích của 1kg lá, (m2)
Sai số tương đối ước lượng diện tích 1kg lá, (%) 5 0.529 11.5 6 0.483 10.5 7 0.447 9.7 8 0.418 9.1 9 0.394 8.6 10 0.374 8.1 11 0.357 7.8 12 0.342 7.4 13 0.328 7.1 14 0.316 6.9 15 0.305 6.6 16 0.296 6.4 17 0.287 6.2 18 0.279 6.1 19 0.271 5.9 20 0.265 5.8 21 0.258 5.6 22 0.252 5.5 23 0.247 5.4 24 0.241 5.2
Số liệu cho thấy khi rừng tự nhiên có từ 20 lồi trở lên thì sai số xác định diện tích lá rừng từ khối lượng của nó bắt đầu ở mức 5 - 6% trở xuống. Số loài trên mỗi hecta rừng tự nhiên thường vượt q 20. Vì vậy, có thể kết luận rằng sai số khi xác định diện tích lá rừng từ khối lượng điều tra được là dưới 5%.
Để tính khối lượng và diện tích lá của các trạng thái rừng đề tài đã thống kê đặc điểm cấu trúc của một số trạng thái rừng phổ biến ở khu nghiên cứu phía Bắc, kết quả ghi trong bảng 4.7 sau.
Bảng 4.7. Đặc điểm tầng cây cao ở khu vực nghiên cứu
Trạng thái rừng D1.3 (cm) Dt (m) Hvn (m) TC (%) N (cây/ha) Hdc (m) M (m3/ha) Trọng lượng lá (kg/ha) Diện tích lá (m2/ha) Đất trống 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Rừng nghèo 13,7 3,4 8,1 48 583,3 4,1 36 3322,0 15613,3 Rừng phục hồi 16,2 4,3 12,1 49,3 654,2 6,5 89,8 5025,2 23618,4 Rừng Thông 16,2 3,7 8,2 53,5 770 4 67,8 4969,0 23354,2 Rừng Trẩu 17,1 4,9 7,8 58,3 1160 3,5 106 7665,0 36025,5 Rừng trung bình 20,3 5 15,6 66,6 688,2 10 179,5 7972,9 37472,5
Kết quả xác định khối lượng và diện tích lá cây rừng căn cứ vào kích thước của chúng và những phương trình thực nghiệm trên được ghi ở bảng trên. Có thể thấy khối lượng lá cây rừng nhiều nhất ở các rừng trung bình và rừng Trẩu 7972,9; 7665 kg/ha, rừng Thông 4969 kg/ha, rừng phục hồi 5025,2 kg/ha, thấp nhất ở rừng phục nghèo 3322 kg/ha. Chính vì vậy xếp theo tứ tự giảm dần về diện tích lá trên 1 ha ta có trật tự giảm dần như sau: rừng trung bình, rừng Trẩu, rừng phục hồi, rừng Thơng, rừng nghèo và đất trống.
4.3.1.2. Dung tích chứa nước của lá rừng (tán rừng)
Để xác định được khả năng chứa nước của tán rừng (chủ yếu là do lá cây rừng) đề tài đã thực hiện thí nghiệm xác định khả năng giữ nước tối đa của mẫu lá 20 loài cây. Kết quả được ghi cụ thể trong phụ lục 07.
Từ số liệu trên đề tài tính tỷ lệ nước được hấp phụ trên lá tính theo theo % khối lượng lá. Cơng thức tính như sau:
(Tỷ lệ nước hấp phụ trên lá) =
100* (K. lượng mẫu sau nhúng ướt) – (K. lượng mẫu trước nhúng ướt)
(K. lượng mẫu trước nhúng ướt)
Kết quả tính tỷ lệ hấp phụ nước trên lá của các mẫu thí nghiệm được ghi trong bảng 4.8 sau.
Bảng 4.8. Tỷ lệ hấp phụ nước của lá các loài cây khác nhau