TT Cấp độ tác động của lửa (cấp cháy) Năm 2017 Năm 2021 Thành phần cấp hạt (%) Thành phần cấp hạt (%) < 0,002 mm 0,02 - 0,002 mm 2,0 - 0,02 mm Loại đất < 0,002 mm 0,02 - 0,002 mm 2,0 - 0,02 mm Loại đất 1 Đối chứng (không cháy) 14,23 46,23 39,54 Thịt TB 14,55 46,23 39,22 Thịt TB 2 Thấp 14,84 47,77 37,39 Thịt TB 13,44 46,36 40,2 Thịt TB 3 Trung bình 16,56 45,93 37,51 Thịt TB 14,75 44,54 40,71 Thịt TB 4 Cao 12,34 48,65 39,01 Thịt TB 11,89 47,68 40,43 Thịt TB Kết quả phân tích thành phần cơ giới của đất dưới tác động của lửa rừng trên các cấp độ cháy khác nhau theo thời gian cho thấy lửa rừng có tác động đến tính chất vật lý của đất. Dưới tác động của lửa rừng, 4 năm, tỷ lệ hạt cát (2,0 - 0,02 mm) đã giảm đi đáng kể. Lửa rừng làm tăng đáng kể tỷ lệ limon (0,02 - 0,002 mm) trên cấp độ cháy thấp và cháy cao với tỷ lệ tương ứng 47,77; 48,65 so với tỷ lệ limon không bị cháy 46,23%. Bốn năm sau cháy, tỷ lệ các hạt cát tăng lên đáng kể, tỷ lệ hạt limon và hạt sét có chiều hướng giảm đi, so với đất khơng bị tác động lửa rừng thì tỷ lệ các hạt hầu như không thay đổi, hay tỷ lệ thay đổi không đáng kể. Kết quả kiểm tra thống kê cho thấy, mức ý nghĩa (Sig. < 0,05), nghĩa là lửa rừng có ảnh hưởng làm biến đổi thành phần cơ giới của đất so với đất rừng không bị cháy. Tuy nhiên, về loại đất, với tỷ lệ thay đổi của các loại hạt cát, limon và hạt sét chưa vượt ngưỡng làm thay đổi loại đất, so với tỷ lệ tiêu chuẩn của các cấp hạt, thì sau cháy đất vẫn ở loại đất thịt trung bình.
(ii). Độ xốp của đất: Kết quảphân tích độ xốp của đất dưới tác động của các cấp độ cháy và mức độ biến động của độ xốp đất rừng theo thời gian sau cháy được thể hiện trên hình 3.8.
Hình 3.8 Thay đổi độ xốp đất theo năm trên các cấp độ cháy
Kết quả được thể hiện trên hình cho thấy: Cháy rừng đã có ảnh hưởng lớn đến độ xốp đất, cấp độ cháy khác nhau có ảnh hưởng khác nhau. Tác động của lửa rừng đã làm giảm độ xốp của đất . Vào thời sau cháy, ởkhu đối chứng độ xốp đạt 66,7%, và tương đổi ổn dinh trong 4 năm nghiên cứu. Ở cấp độ cháy thấp, độ xốp ghi nhận được đã giảm mạnh đạt 46,78%%, ở cấp độ cháy trung bình, đạt 41,65% và cháy cao đạt 35,05%. Kết quả kiểm tra thống kê về mức độảnh hưởng của các cấp độ cháy gây ảnh hưởng đến độ xốp cho thấy: |z| >1,96 và giá trị Sig. < 0,05 (|z| Đc- Ct; |z| Đc- ctb; |z| Đc- cc) đều có giá trị nhỏ hơn Sig. tra bảng (Sig. ≤ 0,05). Nghĩa là độ xốp giữa các cấp độ cháy so với khu đối chứng là có sự sai khác nhau rõ rêt. Điều đó, cho thấy lửa rừng đã gây ảnh hưởng xấu đến độ xốp của đất rừng sau cháy.
Biến động độ xốp số theo số năm sau cháy, 4 năm, độ xốp có biến động theo xu hướng tăng dần, tuy nhiên mức tăng vẫn chưa đạt bằng khu đối chứng. Kết quả nghiên cứu trên tương đồng với kết quả nghiên cứu của một số tác giả, thông thường sau khi cháy, độ xốp giảm đi một cách đáng kể, sau đó độ xốp dần (Badia D and Marti C, 2003).
Trong thời gian cháy rừng, nếu chỉ nhiệt độ của lửa rừng rất ít có khả năng tạo sự thay đổi lớn và tính chất vật lý của đất rừng. Tuy vậy, nếu kết hợp cả với sự thay đổi về các thành phần hóa học được phân tích ở trên thì tính chất vật lý của đất sẽ có những thay đổi theo (Neary et al., 1999). Một trong số các nguyên nhân là cháy rừng là giảm độ xốp của đất tại khu vực là do làm giảm hàm lượng mùn hưu cơ (OM%), mức độ giảm tỷ lệ thuận với cấp độ cháy, giảm các chất dinh dưỡng, và sự hình thành lớp tro, bụi trên mặt đất đã làm ngăn cản quá trình thấm nước của đất rừng từ đó làm xói mịn lớp đất mùn, càng làm giảm độ xốp của đất từđó đã cản trở q trình phục hồi lớp thực vật rừng sau cháy.
Đánh giá chung về sự thay đổi một số tính chất hoá học, vật lý đất rừng sau cháy. Kết quả nghiên cứu cho thấy:
Cháy rừng có ảnh hưởng rất đáng kểđến các tính chất hóa - lý đất. Mức độảnh hưởng tỷ lệ thuận với cấp độ cháy.
- Chỉ tiêu pH giảm, N% giảm mạnh, sau 4 năm phục hồi, mức độ tăng chưa đạt bằng khu đối chứng.
Chỉ tiêu lân tổng số, Kali tổng sốtăng mạnh ngay sau cháy. Kết quả này phần nào có ảnh hưởng tích cực đến phục hồi tầng cây cao và lớp cây tái sinh sau cháy vì lân và kali có tác động kích thích hệ rễ phát triển, tăng sức đề kháng khi bị tác động mạnh như sau cháy.
Cháy rừng ảnh hưởng và làm giảm độ xốp, sau 4 năm biến động sau cháy, độ xốp vẫn ở mức thấp hơn đối chứng (thấp hơn mức trước khi cháy). Kết quả này phần nào có ảnh hưởng tiêu cực đến phục hồi tầng cây cao và lớp cây tái sinh sau cháy vì độ xốp biểu thị có khả năng thấm nước, giữ nước, tạo thuận lợi kích thích hệ rễ phát triển, tăng sức đề kháng khi bịtác động mạnh
3.2.2. Thay đổi một số chỉ tiêu cấu trúc rừng
3.2.2.1. Đặc trưng cấu trúc tầng cây cao trên các cấp độ cháy
Kết quả kiểm tra, thống kê phi tham số theo tiêu chuẩn Kruskal - Wallis về các chỉ tiêu tầng cây cao cho 3 OTC/cấp độ cháy về sự đồng nhất chiều cao,
đường kính trên cùng một cấp độ cháy thấy rằng: Khu đối chứng: χ2
(đối chứng) = 4,51; p = 0.17 > 0,05; Khu cháy cao χ2
(cháy cao) = 4,76; p = 0.14 > 0,05, nghĩa là ở 2 khu này, 3 OTC là chưa có sự khác biệt đáng kể, nên luận án gộp 3 OTC lại thành một tổng thể để tính các chỉ tiêu. Kết quả ở khu cháy thấp và cháy trung bình, do 3 OTC có sự khác biệt đáng kể, luận án tiến hành loại bỏ OTC có sự khác biệt, lấy 2 OTC khơng có sự khác biệt để tính tốn. Các OTC được loại bỏ gồm: OTCCt 11 và OTCCt 13, đây là 2 OTC khơng tham gia vào tính tốn các chỉ tiêu nghiên cứu đặc điểm tầng cây cao. Như vậy, ở khu cháy thấp và cháy trung bình, 2 OTC được gộp lại 1 để tính các chỉ tiêu bình qn về tầng cây cao.
(i). Mật độ
Mật độ nói chung, bao gồm mật độ cây tái sinh, cây bụi và mật độ tầng cây cao nói riêng là một trong số nhân tố cấu trúc quan trọng, có tính quyết định đến kết quả phục hồi rừng sau cháy. Mật độ sau cháy càng cao, khả năng phục hồi rừng sau cháy càng nhanh. Kết quả điều tra, tính tốn mật độ bình quân tầng cây cao/ha theo thời gian tương ứng với từng cấp độ cháy được thể hiện trên hình 3.9.
Kết quả trên hình 3.9 cho thấy, mật độ bình quân/ha trên khu đối chứng tại năm 2021 đạt 774 cây/ha. Trên cấp độ cháy, mật độ cấp độ cháy thấp, năm 2017 đạt 692 cây/ha, đến năm 2021 đạt 706 cây/ha. Ở cấp độ cháy trung bình và cháy cao, mật độ bình quân năm 2021 đạt tương ứng 442; 251cây/hạ. Kết quả kiểm tra thống kê theo tiêu chuẩn Kruskal - Wallis về chỉ tiêu mật độ bình quân trên 4 cấp độ cho thấy: χ2= 6,34; p = 0.036 < 0,05, nghĩa là cấp độ cháy khác nhau, ảnh hưởng rõ rệt đến chỉ tiêu về mật độ cây cao, cấp độ cháy cao, mật độ bình quân tầng cây cao giảm. Như vậy mật độ bình quân cây tầng cao theo cấp độ cháy cao đã giảm đi đáng kể.
Thay đổi mật độ tầng cây cao trên từng cấp độ cháy theo thời gian là không lớn, mật độtương đối ổn định theo các năm sau cháy. Kết quả kiểm tra thống kê cho thấy, trên cấp độ cháy theo 4 năm đều cho p < 0,05, nghĩa là biến động mật độ theo năm trên cùng một cấp độ cháy là chưa có ý nghĩa về mặt thống kê, hay nói cách khác thay đổi về mật độ theo các năm là không khác biệt rõ rệt.
Theo một số nghiên cứu được các tác giả công bố trên thế giới, mật độ tầng cây cao trong một sốnăm đầu tăng không đáng kể, trong khoảng thời gian, thường trên 20 năm, mật độ tầng cây cao bắt đầu tăng mạnh và đạt ngang bằng khu đối chứng (Bhinmappa Kittur và Cs, 2014), (Charles C. và Cs, 2017) (Garrett W. Meigs và Meg A. Krawchuk, 2018).
Một số hình ảnh phục hồi tầng cây cao trên cấp độ cháy trung bình
(ii). Các chỉ tiêu bình quân
Các chỉ tiêu bình quân cây cao và mức độthay đổi chỉ tiêu theo thời gian trên cấp độ cháy được tổng hợp trong bảng 3.7.
Bảng 3.7 Các chỉ tiêu bình quân và sự thay đổi chỉ tiêu bình quân theo năm trên cấp độ cháy
NămChỉ tiêu bình quân Đối chứng Cháy thấp Cháy trung bình Cháy cao 2017 Hvn (m) 14,13 12,44 14,55 15,01 D1.3(cm) 18,71 17,45 21,23 21,23 G (m2/ha) 22,022 21,58 13,43 13,43 Mbq (m3/ha) 155,443 145,084 91,554 91,554 2018 Hvn (m) 14,13 12,67 14,55 14,55 D1.3(cm) 18,71 17,54 21,33 21,33 G (m2/ha) 22,022 21,58 13,34 13,34 Mbq (m3/ha) 155,443 146,388 92,087 92,087 Pm (%/năm) 0,89 0,58 0,58 2019 Hvn (m) 14,15 12,67 14,58 14,58 D1.3(cm) 18,73 17,55 21,51 21,51 G (m2/ha) 22,971 21,91 13,75 13,75 Mbq (m3/ha) 158,677 147,956 93,454 93,454 Pm (%/năm) 2,04 1,06 1,46 1,46 2021 Hvn (m) 14,15 12,68 14,49 14,49 D1.3(cm) 18,73 17,40 21,54 21,54 G (m2/ha) 22,971 22,96 13,88 13,88 Mbq (m3/ha) 158,677 149,844 94,876 94,876 Pm (%/năm) 2,04 1,62 1,50 1,6
Trong đó: Hvn (m): Chiều cao vút ngọn (m); D1.3(cm): đường kính tại vị trí 1,3; G (m2/ha): Tổng tiết diện ngang bình quân trên ha; Mbq (m3/ha): Trữ lượng bình quân/ha.
Kết quả trong bảng 3.7 trên cho thấy, bình qn về chiều cao, đường kính ở cấp độ cháy cao lớn hơn so với cấp độ cháy trung bình, cháy thấp và khu đối chứng. Trên cấp độ cháy cao, thường những cây có đường kính nhỏ và chiều cao thấp thường bị chết cháy, những cây có đường kính lớn, chiều cao vượt tầng tán mới có khả năng chịu được lửa rừng và sống sót sau cháy với cấp độ cháy cao. Trái lại, bình quân về tổng tiết diện ngang, trữ lượng bình quân giảm mạnh, giảm khi cấp độ cháy cao hơn do số lượng cây bị giảm vì bị chết sau cháy. Ở cấp độcháy cao, năm 2017 trữlượng bình quân trên ha đạt 51,77 m3/ha, giảm rất mạnh so với khu đối chứng và cấp độ cháy thấp với trữ lượng tương ứng là 155,443 m3/ha và 145,084 m3/ha. Ở năm 2021, trữ lượng bình quân trên 4 cấp độcháy cũng tương tự, nghĩa là cấp độ cháy cao, trữ lượng đạt ở mức độ thấp nhất. Kết quả kiểm tra thống kê theo tiêu chuẩn Kruskal - Wallis về chỉ tiêu trữ lượng trên 4 cấp độ cho thấy: χ2= 6,34; p = 0.036 < 0,05, nghĩa là cấp độ cháy khác nhau, ảnh hưởng rõ rệt đến chỉ tiêu về mặt trữ lượng, cấp độ cháy càng cao, trữ lượng cây rừng càng giảm. Ngoài ra, các chỉ tiêu bình qn chung được thể hiện thơng qua tỷ lệtăng trưởng bình qn năm. Ơ cấp độ khơng cháy đến cháy thấp, trung bình và cháy cao, tỷ lệ tăng trưởng bình quân giai đoạn năm 2021 - 2021 tương ứng đạt 2,04; 1,62; 1,50 và 1,30 (%/năm). Kết quả kiểm tra thống kê cho thấy: χ2= 5,14; p = 0.045 < 0,05, nghĩa là cấp độ cháy khác nhau, tỷ lệtăng trưởng bình quân cây rừng theo năm cũng khác nhau.
Tăng trưởng bình quân ở cấp độ cháy cao đạt thấp nhất, có thể nói cháy rừng không những làm tỷ lệ cây cao bị chết, cháy còn làm ảnh hưởng đến tăng trưởng của cây rừng. Đánh giá biến động về các chỉ tiêu trong từng cấp độ cháy theo thời gian: Trong số các chỉ tiêu, biến động về trữ lượng là một chỉ tiêu tổng hợp được tính thơng qua các chỉ tiêu vềđường kính, chiều cao, do vậy, trữ lượng sẽđược đánh giá biến động.
Kết quả kiểm tra biến động về trữ lượng trên từng cấp độ cháy cho thấy: χ2
(không cháy)= 4,72; p = 0,06; χ2
( cháy thấp )= 5,02; p = 0,055; χ2
p = 0,063; χ2
( cháy cao )= 5,07; p = 0,076 với giá trị p đề > 0,05, nghĩa là trên cùng một cấp độ cháy, biến động về trữ lượng bình quân giữa 5 năm là chưa có sự biến động đáng kể. Trải qua 5 năm phục hồi, sinh trưởng và phát triển tầng cây cao trên từng cấp độ cháy có biến động tăng, nhưng tăng thấp, mức độ tăng giữa các năm chưa có sự sai khác nhau đáng kể.
Như vậy, cháy rừng đã tác động lớn đến các chỉ tiêu cấu trúc rừng, đặc biệt đã làm giảm trữ lượng rừng, mức độ giảm tỷ lệ thuận với các cấp độ cháy, nghĩa là cấp cháy càng cao thì trữ lượng rừng càng giảm. Quá trình phục hồi của các chỉ tiêu cũng bị tác động, cháy ở cấp độ cao, đã làm giảm tỷ lệ tăng trưởng trong những năm đầu sau cháy so với cấp độ cháy thấp.
(iii). Thay đổi về sốlượng và mức độ phong phú thành phần loài
- Số lượng loài: Thay đổi số lượng loài tương ứng theo thời gian trên từng cấp độ cháy được thể hiện trên hình 3.11.
Hình 3.11. Thay đổi số lượng loài theo năm trên các cấp độ cháy
Kết quả trên hình 3.11trên cho thấy, cấp độ cháy khác nhau, số lượng loài của tầng cây cao thay đổi khác nhau. Khu đối chứng, trong 4 năm, sốlượng lồi cây cao khơng thay đổi và có sốlượng loài nhiều nhất, ghi nhận được 44 loài. Trên
các cấp độ cháy khác nhau, số lượng loài giảm dần khi cấp độ cháy tăng lên, số lượng loài cây cao được ghi nhận ít nhất ở cấp độ cháy cao.
Tại năm 2021, ởkhu đối chứng đã ghi nhận được tổng số 44 loài. Ở cấp độ cháy thấp, tổng số loài ghi nhận được 39 loài. Ở cấp độ cháy trung bình, tổng số lượng lồi ghi nhận được 21 loài. Ở cấp độ cháy cao, tổng số loài được ghi nhận 16 loài. Kết quả kiểm tra thống kê về thành phần loài theo tiêu chuẩn Chi bình phương (Chi-Square Tests) trên 4 cấp độ cháy cho thấy: χ2 2,89; df = 4 và Sig. = 0,172 > 0,05. Như vậy, có thể kết luận rằng, cấp độcháy khác nhau có tác động ảnh hưởng làm thay đổi đến sốlượng loài cây cao ở rừng sau cháy khác nhau.
Về biến động sốlượng loài theo các năm: Kết quả trên hình 3.8 cho thấy, trên cùng một cấp độ cháy, sốlượng loài biến động theo 5 năm là không đáng kể, nhất là tại khu đối chứng và khu vực cháy thấp, số lồi khơng có biến động theo các năm sau cháy (sốlượng loài ổn định gồm 44 loài trên khu đối chứng và 39 loài trên cấp độ cháy thấp trong). Tuy nhiên, ở cấp độ cháy trung bình và cháy cao, số lượng lồi có biến động, biến động theo hướng tăng lên về số lượng loài. Sau 4 năm sau cháy, số lồi ở cấp độcháy trung bình tăng lên là 02 loài (từ 19 loài ghi nhận được năm 2017 lên 21 lồi năm 2021). Cịn đối với cấp độ cháy cao số lượng loài tăng lên là 03 loài, tương ứng số lượng loài tăng từ 14 loài năm 2017 lên 17 loài năn 2021. Những loài tồn tại được sau cháy thường là những lồi có đặc tính chịu lửa tốt, sức sống cao hay những cá thể có đường kính và chiều cao lớn, những cây ở tầng vượt tán.
Số loài thêm mới theo măn sau cháy là loài cây chuyển cấp từ lớp cây tái sinh lên, khơng phải là những lồi phát sinh mới ở nơi khác.
Kết quả nghiên cứu của một số tác giả cũng ghi nhận tương tự kết quả được ghi nhận ở nghiên cứu này, các tác giả đều nhận định số lượng loài sẽ giảm và giảm dần theo cấp độ cháy, mức độ giảm tùy thuộc vào thành phần, cấu trúc, số lượng và sự đa dạng thành phần loài khu đối chứng, điều kiện địa