Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kiểu thảm thực vật đến một số tính chất lý, hóa học cơ bản của đất ở xã Yên Ninh - Huyện Phú Lương - tỉnh Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ………………. ĐỖ KHẮC HÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ KIỂU THẢM THỰC VẬT ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ, HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA ĐẤT Ở XÃ YÊN NINH - HUYỆN PHÚ LƢƠNG - TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ………………. ĐỖ KHẮC HÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ KIỂU THẢM THỰC VẬT ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ, HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA ĐẤT Ở XÃ YÊN NINH - HUYỆN PHÚ LƢƠNG - TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: SINH THÁI HỌC Mã số: 60.42.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ NGỌC CÔNG THÁI NGUYÊN - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các tài liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả ĐỖ KHẮC HÙNG Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Tôi xin tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Lê Ngọc Công đã tận tình hướng dẫn tôi để có thể hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ khoa Sinh-KTNN trường Đại Học Sư Phạm Thái Nguyên đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong thời gian học tập và nguyên cứu khoa học tại trường Tôi xin cảm ơn các cán bộ phòng Khoa học và Kỹ thuật, Viện Hóa Học đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài này. Tôi xin chân trọng cảm ơn các cán bộ Phòng Thống Kê và UBND huyện Phú Lương, Trung tâm Khí Tượng - Thủy Văn tỉnh Thái Nguyên và bạn bè đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu khoa học. Tôi cũng xin cảm ơn Sở GD và ĐT tỉnh Hà Giang, trường TPTH Việt Lâm đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu khoa học tại trường. Tác giả ĐỖ KHẮC HÙNG Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT B : Thân bụi G : Thân gỗ L : Thân leo NN : Nông nghiệp NXB : Nhà xuất bản OTC : Ô tiêu chuẩn PTNT : Phát triển Nông thôn RBĐ : Rừng Bạch đàn RKE : Rừng Keo RMO : Rừng Mỡ RPH : Rừng phục hồi T : Thân thảo TĐT : Tuyến điều tra UBND : Ủy ban nhân dân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Hiện trạng sử dụng đất của huyện xã Yên Ninh Bảng 2.2: Nhiệt độ, độ ẩm, tổng số giờ nắng và lượng mưa trung bình tháng tỉnh Thái Nguyên năm 2008 Bảng 2.3: Diện tích phân bố các nhóm đất theo độ cao, độ dốc ở tỉnh Thái Nguyên Bảng 3.4 : Ký hiệu độ nhiều (độ dày rậm) thảm tươi Bảng 4.1: Thành phần loài thực vật tại khu vực nghiên cứu Bảng 4.2: Thành phần dạng sống của các thảm thực vật tại các điểm nghiên cứu Bảng 4.3: Đặc điểm cấu trúc hình thái của các quần xã tại các điểm nghiên cứu Bảng 4.4: Tổng hợp về thành phần loài, dạng sống, cấu trúc tầng và độ che phủ của các quần xã nghiên cứu Bảng 4.5: Một số tính chất lý học của đất trong các quần xã nghiên cứu Bảng 4.6: Thành phần cơ giới đất ở các quần xã nghiên cứu Bảng 4.7: Một số tính chất hóa học của đất dưới các quần xã nghiên cứu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Nhiệt độ trung bình tháng ở Thái Nguyên năm 2008 Hình 2.2: Lượng mưa trung bình tháng ở Thái Nguyên năm 2008 Hình 2.3: Độ ẩm trung bình tháng ở Thái Nguyên năm 2008 Hình 4.1: Sự biến đổi độ chua pH(KCl) Hình 4.2: Sự biến đổi của hàm lượng mùn Hình 4.3: Hàm lượng đạm tổng số (%) ở các điểm nghiên cứu Hình 4.4: Hàm lượng kali dễ tiêu ở các điểm nghiên cứu Hình 4.5: Hàm lượng kali dễ tiêu ở các điểm nghiên cứu Hình 4.6: Hàm lượng Ca++ ở các điểm nghiên cứu Hình 4.7: Hàm lượng Mg++ ở các điểm nghiên cứu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài .................................................................................. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 2 3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 3 4. Đóng góp mới của luận văn .................................................................. 3 Chƣơng I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................... 4 1.1. Những nghiên cứu về thành phần loài và dạng sống thực vật ............ 4 1.1.1. Những nghiên cứu về thành phần loài ............................................. 4 1.1.2. Những nghiên cứu về thành phần dạng sống thực vật ..................... 5 1.2. Những nghiên cứu về ảnh hƣởng qua lại giữa thảm thực vật và đất .... 8 1.2.1. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của đất tới thảm thực vật ............ 8 1.2.2. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất ............ 10 1.2.3. Những nghiên cứu về tác dụng cải tạo đất của thảm thực vật .......... 13 Chƣơng 2: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU .... 15 2.1. Khái quát điều kiện tự nhiên và kinh tế vùng nghiên cứu................... 15 2.1.1. Vị trí địa lý, ranh giới hành chính ................................................... 15 2.1.2. Địa hình .......................................................................................... 16 2.1.3. Khí hậu ........................................................................................... 18 2.1.3.1. Chế độ nhiệt ................................................................................ 19 2.1.3.2. Chế độ mưa, ẩm ........................................................................... 19 2.1.3.3. Chế độ gió và số giờ nắng ............................................................ 20 2.1.4. Đất đai ............................................................................................ 21 2.2. Điều kiện kinh tế xã hội ................................................................... 22 2.2.1. Dân số, dân tộc .............................................................................. 22 2.2.2. Đặc điểm kinh tế xã hội .................................................................. 22 Chƣơng 3: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 24 3.1. Đối tƣợng nghiên cứu ...................................................................... 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.2. Địa điểm nghiên cứu ........................................................................ 24 3.3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................... 24 3.3.1. Về thành phần thực vật ................................................................... 24 3.3.2. Về môi trường đất........................................................................... 24 3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................ 25 3.4.1. Phương pháp điều tra ...................................................................... 25 3.4.1.1. Phương pháp tuyên điều tra (TĐT) .............................................. 25 3.4.1.2. Phương pháp ô tiêu chuẩn (OTC) ................................................ 26 3.4.2. Phương pháp thu mẫu ..................................................................... 26 3.4.2.1. Thu mẫu thực vật ......................................................................... 26 3.4.2.2. Thu mẫu đất ................................................................................. 27 3.4.3. Phương pháp phân tích mẫu............................................................ 27 3.4.3.1. Phân tích mẫu thực vật ................................................................ 27 3.4.3.2. Phân tích mẫu đất ........................................................................ 27 3.4.4. Phương pháp điều tra trong nhân dân ............................................. 28 Chƣơng 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................... 29 4.1. Thành phần loài, dạng sống, cấu trúc quần xã rừng ..................... 29 4.1.1. Thành phần loài thực vật tại các điểm nghiên cứu .......................... 29 4.1.2. Thành phần dạng sống tai các điểm nghiên cứu .............................. 45 4.1.3. Cấu trúc hình thái của các quần xã nghiên cứu ............................... 51 4.2. Đặc điểm hình thái phẫu diện đất trong các quần xã thực vật ..... 59 4.3. Ẩnh hƣởng của quần xã rừng đến một số tính chất lý học của đất ....... 62 4.3.1. Độ ẩm đất ....................................................................................... 63 4.3.2. Độ xốp ............................................................................................ 64 4.3.3. Mức độ xói mòn đất........................................................................ 64 4.3.4. Thành phần cơ giới đất ................................................................... 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4.4. Ảnh hƣởng của các quần xã thực vật đến một số tính chất hóa học của đất ..................................................................................................... 67 4.4.1. Độ chua pH(KCl) .......................................................................... 67 4.4.2. Hàm lượng mùn tổng số (%)........................................................... 69 4.4.3. Hàm lượng đạm tổng số (%) ........................................................... 70 4.4.4. Hàm lượng lân và kali dễ tiêu ......................................................... 71 4.4.5. Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trao đổi .................................................. 74 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................... 77 I. Kết luận ............................................................................................... 77 II. Đề nghị ............................................................................................... 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 78 PHỤ LỤC................................................................................................ 83 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đất là một thành phần quan trọng của hệ sinh thái. Nó có ý nghĩa rất lớn tới khả năng cung cấp nước, muối khoáng, chất dinh dưỡng cho cây. Do đó nó có ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng, phát triển của thảm thực vật. Mỗi loại đất sẽ có một kiểu thảm thực vật riêng. Ngược lại mỗi kiểu thảm thực vật sẽ đặc trưng cho một kiểu đất xác định. Các kiểu đất này sẽ khác nhau bởi hàng loạt chỉ tiêu như: màu sắc, tính chất lí học, hoá học, hệ vi sinh vật và động vật đất. Đặc tính cơ bản của đất được thể hiện qua độ phì, độ phì là nhân tố tổng hợp được quy định bởi nhiều yếu tố: Đá mẹ, thành phần cơ giới, cấu tượng đất, độ ẩm, độ thoáng khí, độ dày tầng đất, đặc điểm hoá tính. Do đó độ phì ảnh hưởng đến nhiều mặt của hệ sinh thái rừng nói riêng cũng như thảm thực vật nói chung. Đất càng tốt thì độ phì càng cao. Ngược lại thảm thực vật sẽ có tác dụng trở lại với đất một cách rất tích cực, nó thúc đẩy cho đất nhanh chóng tăng được độ phì nhiêu của đất [33]. Trong thời gian gần đây do tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của con người cũng như những biến đổi của thiên nhiên đã làm cho đất rừng ngày càng bị suy thoái. Từ đó đã làm giảm diện tích rừng một cách nhanh chóng. Nếu trước kia trên trái đất diện tích rừng chiếm khoảng 6 tỉ ha thì đã giảm xuống còn 4,4 tỉ ha vào năm 1958 và 3,8 tỉ ha vào năm 1973. Hiện nay diện tích rừng chỉ còn khoảng 2,9 tỉ ha. Các nhà khoa học đã cảnh báo rằng hàng năm thế giới sẽ mất đi trung bình 16,7 triệu ha rừng nếu tiếp tục đà này thì trong vòng 166 năm tới trên trái đất sẽ không còn rừng nữa [31]. Ở Việt Nam trong những năm qua do quá trình khai thác quá mức tài nguyên rừng cùng với phong tục tập quán lạc hậu của các địa phương như: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 Du canh du cư, đốt rừng làm nương rẫy và sự phát triển của ngành chăn nuôi gia súc đã làm cho diện tích rừng nước ta ngày càng bị thu hẹp. Theo số liệu thống kê năm 1943 độ che phủ rừng ở nước ta là 43%, đến năm 1993 chỉ còn 26%. Mặc dù năm 1999 con số này đã tăng lên 33,2% nhưng vẫn chưa đảm bảo mức an toàn sinh thái cho sự phát triển bền vững của đất nước. Chính vì vậy Đảng và nhà nước ta đã hết sức chú trọng tới vấn đề bảo vệ, phục hồi lại rừng nói riêng và thảm thực vật nói chung. Xuất phát từ ý tưởng cho rằng cần có những nghiên cứu sâu hơn về tính chất của đất để thấy được ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất rừng, nhằm mục đích phục hồi lại hệ sinh thái rừng và sử dụng đất một cách hợp lí trên quan điểm sinh thái và phát triển bền vững. Đồng thời đề xuất những biện pháp để cải tạo những nơi đất bị xói mòn, bạc màu, nhanh chóng phủ xanh đất trống đồi trọc. Với lý do như vậy chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kiểu thảm thực vật đến một số tính chất lý, hóa học cơ bản của đất ở xã Yên Ninh huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được đặc điểm về thành phần loài, thành phần dạng sống, cấu trúc tầng tán, độ che phủ của các kiểu thảm thực vật nghiên cứu. - Xác định được những tính chất vật lý, hóa học cơ bản của đất dưới các kiểu thảm thực vật nghiên cứu, trên cơ sở đó bước đầu đánh giá được tác dụng bảo vệ đất chống xói mòn và rửa trôi các chất dinh dưỡng trong đất, nâng cao độ phì của từng kiểu thảm thực vật. - Đề xuất những biện pháp lâm sinh phù hợp cho một số kiểu thảm nhằm nâng cao khả năng phục hồi rừng, tăng độ che phủ, góp phần vào việc vừa có tác dụng bảo vệ môi trường nói chung và môi trường đất nói riêng, vừa tạo ra giá trị kinh tế phục vụ cho cuộc sống con người. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 3. Phạm vi nghiên cứu Đề tài được thực hiện trong thời gian từ năm 2008 đến năm 2009 tại xã Yên Ninh (huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên). Do điều kiện hạn chế về thời gian và kinh phí, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu một số tính chất lý, hóa học cơ bản của đất trong mối quan hệ với một số kiểu thảm thực vật chọn nghiên cứu mà không nghiên cứu sự tác động trở lại của các yếu tố môi trường đất đến các kiểu thảm thực vật. Các khu vực chọn nghiên cứu thuộc xã Yên Ninh đều có những đặc điểm tương đối đồng nhất như: đá mẹ, địa hình, hướng phôi, sự tác động của con người và động vật… 4. Đóng góp mới của luận văn Mô tả đặc điểm hình thái phẫu diện đất ở một số thảm thực vật trong khu vực nghiên cứu. Đưa ra các dẫn liệu định lượng góp phần làm sáng tỏ ảnh hưởng của một số thảm thực vật đến môi trường đất ở vùng đồi xã Yên Ninh huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 Chƣơng I TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Những nghiên cứu về thành phần loài và dạng sống thực vật 1.1.1. Những nghiên cứu về thành phần loài Trên thế giới, theo Ramakrisnan (1981 - 1992) [4] khi nghiên cứu thảm thực vật sau nương rẫy ở vùng Tây Bắc Ấn Độ đã cho biết chỉ số đa dạng loài rất thấp, chỉ số loài ưu thế cao điểm nhất ở pha đầu của quá trình diễn thế và giảm dần theo thời gian bỏ hóa. Longchun và cộng sự (1993) [4] nghiên cứu về đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuang Bana tỉnh Vân Nam Trung Quốc đã nhận xét: Tại Bana khi nương rẫy bỏ hóa được 3 năm thì có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật. Còn nếu được bỏ hóa 19 năm thì có 60 họ, 134 chi, 167 loài thực vật. Ở Việt Nam các công trình nghiên cứu về thành phần loài thực vật cũng rất nhiều. Hoàng Chung (1980) [9] nghiên cứu về đồng cỏ vùng núi phía bắc Việt Nam đã công bố 233 loài thực vật thuộc 54 họ và 44 bộ. Phạm Hoàng Hộ (1991 - 1993) [17] trong công trình “Cây cỏ Việt Nam” đã thống kê được số loài hiện có của hệ thực vật Việt Nam là 10.500 loài, gần đạt số lượng 12.000 loài theo dự đoán của nhiều nhà thực vật học. Lê Ngọc Công (1998) [12] khi nghiên cứu tác dụng cải tạo môi trường của một số mô hình rừng trồng trên vùng đồi núi trung du một số tỉnh miền Bắc nước ta đã thống kê được 211 loài thuộc 64 họ. Thái Văn Trừng (1998) [38] khi nghiên cứu về hệ thực vật Việt Nam đã có nhận xét về tổ thành thực vật của tầng cây bụi như sau: Trong các trạng thái thảm thực vật khác nhau của rừng nhiệt đới Việt Nam, tổ thành loài của tầng cây bụi chủ yếu có sự đóng góp của các chi Psychotria, Prismatomeris, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 Pavetta trong họ Rubiaceae; chi Tabermontana (họ Trúc đào - Apocynaceae); chi Ardisia, Maesa (họ Đơn nem - Myrsinaceae); chi Polyanthia (họ Na -Annonaceae); chi Diospyros (họ Thị - Ebenaceae). Nguyễn Nghĩa Thìn (1999) [32] khi tổng kết các công trình nghiên cứu về khu hệ thực vật ở Việt Nam đã ghi nhận có 2393 loài thực vật bậc thấp và 1373 loài thực vật bậc cao thuộc 2524 chi và 378 họ. Đặng Kim Vui (2002) [45] nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy để làm cơ sở đề xuất các giải pháp khoanh nuôi làm giàu rừng ở huyện Đồng Hỷ tỉnh Thái Nguyên đã đưa ra kết luận: Đối với giai đoạn phục hồi từ 1-2 tuổi, thành phần loài thực vật là 72 loài thuộc 36 họ và họ Hòa thảo (Poaceae) có số lượng lớn nhất là 10 loài. Sau đó đến họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) 6 loài, họ Trinh nữ (Mimosaceae) và họ Cà phê (Rubiaceae) mỗi họ có 4 loài….Giai đoạn 3-5 tuổi có 65 loài thuộc 34 họ; giai đoạn 5 - 10 tuổi có 56 loài thuộc 36 họ; giai đoạn 11 - 15 tuổi có 57 loài thuộc 31 họ. Theo danh mục các loài thực vật Việt Nam (2003) [5] đã thống kê được 368 loài Vi khuẩn lam (Tiền nhân-Procaryota); 2176 loài Tảo (Algae); 481 loài Rêu (Bryophyta); 1 loài Quyết lá thông (Psilotophyta); 53 loài Thông đất (Lycopodiophyta); 2 loài Cỏ tháp bút (Equisetophyta); 691 loài Dương xỉ (Polypodiophyta); 69 loài hạt trần (Gymnospermae); và 13.000 loài thực vật hạt kín (Anigiospermal), đưa tổng số loài thực vật Việt Nam lên đến hơn 20.000 loài. Lê Ngọc Công (2004) [11] nghiên cứu hệ thực vật tỉnh Thái Nguyên đã thống kê các loài thực vật bậc cao có mạch gồm 160 họ, 468 chi, 654 loài, chủ yếu là cây lá rộng thường xanh, trong đó có nhiều cây gỗ quý: Lim, Dẻ, Trai, Nghiến… 1.1.2. Những nghiên cứu về thành phần dạng sống thực vật Dạng sống của thực vật là một đặc tính biểu thị sự thích nghi của thực vật với điều kiện môi trường. Dạng sống nói lên bản chất sinh thái của loài. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 Cho nên việc nghiên cứu thành phần dạng sống là một trong những nội dung quan trọng của việc nghiên cứu bất kì một hệ thực vật nào. Khi nghiên cứu thành phần dạng sống cho ta thấy mối quan hệ chặt chẽ của dạng sống với điều kiện tự nhiên của từng vùng và sự tác động của điều kiện sinh thái với từng loài thực vật. Trên thế giới có nhiều phương pháp phân loại dạng sống thực vật nhưng phương pháp phân loại của Raunkiaer (1934) [29] là được chú ý hơn cả vì nó đảm bảo tính khoa học, đơn giản và dễ áp dụng. Cơ sở phân chia dạng sống của Raunkiaer thường được sử dụng thông qua các dấu hiệu vị trí chồi so với mặt đất trong thời gian bất lợi của năm. Raunkiaer đã chia ra 5 nhóm dạng sống cơ bản: 1. Nhóm cây có chồi cao trên mặt đất : Phanerophytes (Ph) 2. Nhóm cây có chồi sát mặt đất : Chamactophytes (Ch) 3. Nhóm cây có chồi nửa ẩn : Hemicryptophytes (Cr) 4. Nhóm cây có chồi ẩn : Criptophytes (Cr) 5. Nhóm cây sống một năm : Theophytes (Th) Ông đã xây dựng được phổ dạng sống tiêu chuẩn (SB) SB = 46Ph + 9Ch + 26He + 6Cr + 13Th Braun-Blanquet (1951), đánh giá cách mọc của thực vật dựa vào tính liên tục hay đơn độc của loài đã chia thành 5 thang: mọc lẻ, mọc thành vạt, mọc thành dải nhỏ, mọc thành vạt lớn và mọc thành kh