Chương 1 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
2.4.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu sơ cấp
Các thí nghiệm thực hiện trong luận văn thuộc nhiệm vụ: “Nghiên cứu các giải pháp chống thoái hóa, phục hồi và phát triển bền vững rừng Luồng tại Thanh Hóa” do TS. Đặng Thịnh Triều (Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) làm chủ trì. Nhiệm vụ này kéo dài trong 33 tháng (từ tháng 4/2009 đến tháng 12/2011). Chính vì vậy, chúng tôi đã sử dụng phương pháp kế thừa để thu thập các thông tin và tài liệu liên quan đến đối tượng cũng như khu vực nghiên cứu. Cụ thể:
- Kế thừa các tài liệu, kết quả nghiên cứu, đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và tài nguyên rừng của khu vực nghiên cứu.
- Kế thừa các tài liệu liên quan đến phương pháp xác định sinh khối, dinh dưỡng cây rừng.
- Kế thừa các tài liệu về phương pháp bố trí thí nghiệm trong xác định lượng vật rơi rụng và bón phân.
- Kế thừa các kết quả nghiên cứu phân loại rừng Luồng ở Thanh Hóa. - Kế thừa kết quả phân tích xác định hàm lượng dinh dưỡng trong các bộ phận thân cây Luồng.
2.4.2.2. Phương pháp nghiên cứu sinh khối cây cá lẻ và lâm phần Luồng
Theo kết quả nghiên cứu của tác giả Đặng Thịnh Triều (2010), giữa đường kính và chiều cao cây Luồng có mối quan hệ chặt chẽ và được mô phỏng qua phương trình tương quan:
H = 0,909*D1.3 + 4,689 (2.1) Trong đó:
- H: Chiều cao cây Luồng (m)
Mặt khác, do phần thân chiếm tới gần 70% trọng lượng cây Luồng. Vì vậy để nghiên cứu sinh khối cây cá thể và lâm phần Luồng, chúng tôi đã chọn phương pháp điều tra sinh khối thông qua cây tiêu chuẩn theo từng cấp kính, cấp tuổi cụ thể như sau:
Trong khu vực nghiên cứu (3 huyện), tiến hành lựa chọn các cây mẫu để xác định sinh khối. Chia đường kính cây Luồng theo 4 cấp (trên thị trường, thương gia mua Luồng cũng chia theo các cấp kính này):
- Cấp 1: Luồng có đường kính < 6,5 cm - Cấp 2: Luồng có đường kính 6,5 – 8,0 cm - Cấp 3: Luồng có đường kính 8 – 9,5 cm - Cấp 4: Luồng có đường kính < 9,5 cm
Đối với cấp tuổi, chủ yếu nghiên cứu các cây từ 2 đến 4 tuổi (đây là tuổi khai thác chính trong vùng nghiên cứu). Ở mỗi cấp tuổi chặt 30 cây và mỗi cấp kính chặt 10 cây. Số lượng cây chặt được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 2.1: Số lượng cây mẫu chặt theo tuổi và cấp kính
STT Tuổi
Số cây chặt để nghiên cứu sinh khối theo cấp đường kính (cm) < 6,5 6,5 – 8 8 – 9,5 > 9,5
1 2 10 10 10 10
2 3 10 10 10 10
3 4 10 10 10 10
- Phương pháp chặt được áp dụng như người dân địa phương thường làm, cụ thể: Chặt gióng sát mặt đất, sau đó tách riêng thân, cành và lá.
- Sinh khối tươi cây cá lẻ được xác định ngay tại hiện trường. Sau khi chặt, các bộ phận của cây được tách riêng và cân tại rừng để xác định sinh
khối tươi của từng bộ phận. Sinh khối của cây cá lẻ Luồng được tính theo tỷ lệ % cho các bộ phận. Tổng lượng sinh khối của các bộ phận chính là sinh khối của cây cá lẻ.
Mtươi/cây = Mt(t) + Mt(c) + Mt(n) + Mt(l) (2.2) Trong đó:
Mtươi/cây: Tổng sinh khối tươi cây cá lẻ (kg) Mt(t): Sinh khối tươi thân (kg)
Mt(c): Sinh khối tươi cành (kg) Mt(l): Sinh khối tươi lá (kg) Mt(n): Sinh khối tươi ngọn (kg)
- Xác định sinh khối khô của cây cá lẻ: Để tính sinh khối khô, sau khi tách và cân sinh khối của từng bộ phận, tiến hành lấy mẫu với khối lượng từ 200 - 400 gam tương ứng với từng bộ phận của cây cá lẻ. Các mẫu được cho vào túi nilon buộc chặt và được xác định khối lượng cụ thể ngay trong ngày, sau đó, mẫu được sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC cho đến khi khối lượng không đổi và sinh khối khô cây cá thể được tính như sau:
Mkhô/cây = Mk(t) + Mk(c) + Mk(n) + Mk(l) (2.3) Trong đó:
Mkhô/cây: Tổng sinh khối khô cây cá lẻ sau khi sấy ở 105oC (kg) Mk(t): Sinh khối khô thân sau khi sấy ở 105oC (kg)
Mk(c): Sinh khối khô cành sau khi sấy ở 105oC (kg) Mk(l): Sinh khối khô lá sau khi sấy ở 105oC (kg) Mk(n): Sinh khối khô ngọn sau khi sấy ở 105oC (kg)
- Xác định hàm lượng nước (Wi) của từng bộ phận thân cây Luồng (%):
𝐖𝐢 =𝐌𝐭𝐢−𝐌𝐤𝐢
𝐌𝐭𝐢 𝐱 𝟏𝟎𝟎 (2.4)
Trong đó:
Mti: Khối mẫu tươi của bộ phận i (kg)
Mki: Khối mẫu khô của bộ phận i sau khi sấy (kg)
- Sinh khối lâm phần Luồng được tính bằng tổng sinh khối của các cây cá lẻ và được quy ra tấn/ha.
2.4.2.3. Phương pháp nghiên cứu lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất thông qua vật rơi rụng
Thí nghiệm thu vật rơi rụng được tiến hành tại khu rừng Luồng của gia đình ông Trương Phi Trường, thôn Bái Tôm, xã Điền Quang, huyện Bá Thước, tỉnh Thanh Hóa. Tại khu vực này, rừng Luồng sinh trưởng và phát triển tương đối tốt, địa hình bằng phẳng, các bụi Luồng được trồng với cự li đều nhau. Để thu thập vật rơi rụng, chúng tôi tiến hành bố trí 30 ô hứng vật vật rơi rụng bằng lưới nilon có kích thước 4m2 (2m x 2m). Các lưới đặt cách nhau 10 m, mỗi tháng tiến hành thu vật rơi rụng một lần. Vật rơi rụng sau khi thu về được sấy ở 105oC cho đến khi khối lượng không đổi, sau đó được cân bằng cân điện tử có độ chính xác 0,01 gam để xác định khối lượng. Riêng mẫu để phân tích dinh dưỡng thì sấy ở nhiệt độ 70oC cho đến khi khối lượng không đổi, sau khi lấy mẫu để phân tích dinh dưỡng thì sấy tiếp ở 105oC để xác định sinh khối. Hàm lượng dinh dưỡng phân tích gồm: Nitơ (N); Photpho (P); Kali (K) và Canxi (Ca). Thí nghiệm tiến hành trong 2 năm, tổng số mẫu vật rơi rụng dùng phân tích dinh dưỡng là 30 ô x 1 mẫu/năm x 2 năm = 60 mẫu.
Tổng lượng vật rơi rụng thu được chính là lượng sinh khối hoàn trả lại cho đất. Hàm lượng dinh dưỡng phân tích được trong các thành phần của vật rơi rụng được coi là dinh dưỡng hoàn trả đất tính theo kg/ha.
Toàn bộ số liệu thu thập trong quá trình điều tra, cân đo được ghi vào bảng sau:
Bảng 2.2: Khối lượng vật rơi rụng dưới tán rừng Luồng theo tháng
Địa điểm điều tra:... Ngày điều tra:... Người điều tra: ... Năm trồng:...Mật độ trồng:... Độ dốc: ...Hướng phơi:... Phương thức trồng:... STT lưới Tháng
Sinh khối tươi (gam) Khối lượng sấy ở 70oC Khối lượng sấy ở 105oC 1
2 ... 30
2.4.2.4. Nghiên cứu lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất từ vật liệu để lại sau khai thác
Dinh dưỡng rừng Luồng mang ra và để lại rừng là dinh dưỡng có trong 2 thành phần: 1 – Phần mang ra khỏi rừng gồm thân (mất đi); 2 – Phần để lại rừng gồm cành, lá (hoàn trả cho đất). Tuy nhiên, trên thực tế tại địa phương người dân thường sử dụng ngọn Luồng để làm củi đun, do vậy lượng dinh dưỡng mang ra khỏi rừng tích lũy trong thân và ngọn; lượng dinh dưỡng hoàn trả lại rừng sau khai thác tích lũy trong cành và lá Luồng.
Để xác định dinh dưỡng trong các bộ phận của cây Luồng, tại huyện Bá Thước tiến hành chọn 27 cây tiêu chuẩn có đường kính và độ tuổi khác nhau, tiến hành chặt hạ theo phương pháp nêu trên. Sau đó, lấy mẫu thân, cành, lá
để phân tích dinh dưỡng, các mẫu này được mang về sấy ở nhiệt độ 70oC cho đến khi khối lượng không đổi. Đem mẫu đi phân tích để xác định hàm lượng các chất dinh dưỡng bao gồm: Nitơ (N), Photpho (P), Kali (K), và Canxi (Ca). Tổng số mẫu cần phân tích là: 27 cây × 4 bộ phận = 108 mẫu.
- Lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất được tính như sau:
Dinh dưỡng hoàn trả từ vật rơi rụng = Hàm lượng dinh dưỡng trong vật rơi rụng (%) × ∑MkVật rơi rụng (kg/ha/năm) (1)
Dinh dưỡng hoàn trả từ vật liệu sau khai thác = Hàm lượng dinh dưỡng của lá và cành (%) × (MkCành + MkLá) × N (cây/ha) (2)
Tổng lượng dinh dưỡng hoàn trả cho đất = (1) + (2)
- Lượng dinh dưỡng mất đi do khai thác = Hàm lượng dinh dưỡng chứa trong thân và ngọn (%) × (MkThân + MkNgọn) × N (cây/ha) Trong đó: N: Mật độ Luồng trên 1ha (cây/ha)
2.4.2.5. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của các công thức bón phân đến sinh trưởng, phát triển của rừng Luồng
Trên cơ sở lượng dinh dưỡng hoàn trả và mang ra khỏi rừng ta có thể xác định được lượng dinh dưỡng mất đi và chính bằng hiệu số giữa hai lượng dinh dưỡng trên. Từ đó có thể xác định được lượng N, P, K, và Ca cần bù đắp lại cho đất sau khi khai thác rừng thông qua công tác bón phân. Tuy nhiên, việc xác định lượng phân bón này chỉ là tương đối vì quá trình phân hủy và hấp thụ dinh dưỡng bao gồm nhiều quá trình phức tạp, không phải lượng dinh dưỡng nào được hoàn trả cho đất Luồng cũng hấp thụ mà còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: Bốc hơi, rửa trôi, các sinh vật khác sử dụng… Trên cơ sở của các nghiên cứu trước (TIFAC, 2004; Dai Qihiu, 1998 và Nguyễn Thị The, 2005)[52], [35], [23], chúng tôi đã tiến hành thiết kế các thí nghiệm bón phân với hàm lượng các chất dinh dưỡng cao hơn so với lượng dinh dưỡng đã bón của các nghiên cứu trước.
Bố trí thí nghiệm
Diện tích mỗi công thức thí nghiệm là 0,08 ha, bao gồm 4 CTTN và được lặp lại 2 lần theo khối đầy đủ ngẫu nhiên. Vậy, tổng diện tích nghiên cứu là 0.64 ha.
- Phương pháp bón phân: Xới đất xung quanh và cách bụi Luồng 1m,
chiều rộng rãnh xới 20 cm, chiều sâu rãnh xới 20 cm, sau đó rải đều phân và lấp đất.
- Thời điểm bón phân: Tiến hành bón phân trước mùa ra măng của
Luồng trong thời gian 1 năm.
Trước khi bón phân tiến hành đo đếm các chỉ tiêu sau: Số cây/bụi, đường kính, chiều cao của cây/bụi, số măng (nếu có). Trong thời gian thí nghiệm, thực hiện việc đo đếm các chỉ tiêu trên 1 lần vào tháng 9 hàng năm. Phương pháp đo như sau:
+ Đường kính thân cây (D1.3): Được xác định thông qua chu vi của thân cây Luồng, đo bằng thước đo vanh và chia cho π.
D1.3 (cm) = C1.3/µ (2.5) + Chiều cao Luồng được xác định thông qua phương trình tương quan:
H (m) = 0,909*D1.3 + 4,689 (2.6) - Để thu thập các số liệu sinh trưởng của rừng Luồng, lập các ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời với diện tích mỗi ô là 800 m2 ứng với từng công thức thí nghiệm. Sau đó tiến hành đo đếm các chỉ tiêu: Chu vi ngang ngực (C1.3), số cây theo tuổi, đánh giá sâu bệnh hại.
Bảng 2.3: Điều tra sinh trưởng rừng Luồng
Địa điểm điều tra:... Ngày điều tra:... Người điều tra: ... Năm trồng:...Mật độ trồng:... Độ dốc: ...Hướng phơi:... Phương thức trồng:...
TT bụi TT cây Tuổi cây C1.3 (cm) H (m) Ghi chú
1 1 2 3 … 2 1 2
Các công thí nghiệm về loại phân bón, lượng phân bón và thời điểm bón cho rừng Luồng tại khu rừng nhà ông Tính, thông Bái Tôm, xã Điền Quang, huyện Bá Thước được tổng hợp theo bảng dưới đây:
Bảng 2.4: Các công thức thí nghiệm bón phân tại Bá Thước – Thanh Hóa
STT Kí hiệu CTTN Tên công thức Liều lượng bón
1 NPK Phân NPK (12:5:10) 2 kg
2 K Phân Kali 0,1 kg
3 NV Vôi bột + phân NPK 3 kg NPK+1 kg Vôi
4 ĐC Đối chứng Không bón phân
Ghi chú: Ký hiệu trong các công thức thí nghiệm như sau: