Nghiên cứu năng suất lượng rơi và khả năng hoàn trả chất dinh dưỡng cho đất của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại trạm đa dạng sinh học mê linh

1

MỞ ĐẦU

I. Tính cấp thiết
Lượng rơi là một mắt xích chủ yếu trong vòng tuần hoàn vật chất và dinh dưỡng.
Đồng thời nó cũng là phương thức chính vận chuyển vật chất hữu cơ và các nguyên tố
khoáng từ thảm thực vật xuống mặt đất (Vitousek và Sanford 1986). Nó đặc biệt quan
trọng trong hệ sinh thái rừng nhiệt đới, nơi mà chuỗi dinh dưỡng mảnh vụn chiếm ưu thế
(Odum 1969).
Quá trình phân giải thảm mục là một phần quan trọng của vòng sinh địa hóa trong
hệ sinh thái rừng, nơi những chất dinh dưỡng được tái quay vòng bởi sự phân hủy vật rơi
rụng (Crockford và Richardson, 2002) đồng thời nó cũng có vai trò quan trọng trong sự
hình thành vật chất hữu cơ trong đất. Nó thể hiện khả năng hoàn trả chất dinh dưỡng cho
đất của hệ sinh thái rừng.
Nghiên cứu về lượng rơi giúp ta có được tiêu chuẩn để đánh giá năng suất, cung
cấp thông tin về sự phân hủy (khi kết hợp với sự đánh giá về thảm mục ở một thời điểm
nhất định), dữ liệu về vật hậu học và dòng dinh dưỡng của hệ sinh thái (Proctor, 1983),
cũng như những chỉ số về hiệu suất sử dụng chất dinh dưỡng (Vitousek, 1982), sự ổn định
và khả năng tự điều chỉnh của hệ sinh thái để trở lại trạng thái cân bằng dưới tác động của
ngoại cảnh. Đã có một số mô hình dự đoán năng suất lượng rơi được đề xuất (Bray và
Gorham 1964 và Silver 1994). Cho đến nay đã có rất nhiều phương pháp được sử dụng để
nghiên cứu quá trình phân hủy thảm mục như Whitcamp và Olson (1963), Wiegert và
Evans (1964), Wiegert và Murphy (1968), Wood (1971, 1974), Spain (1975), Singh và
Gupta (1977) và Woods và Raison (1982).
Cho đến nay những nghiên cứu về lĩnh vực này còn ít được tiến hành đối với hệ
sinh thái rừng nhiệt đới Việt Nam.
Nguyễn Hoàng Trí (1986) có những nghiên cứu về lượng rơi và phân giải thảm
mục của quần xã rừng Đước đôi (Rhizophora apiculata Bl.) ở Cà Mau.
Hoàng Xuân Tý (1988) có những nghiên cứu về lượng rơi và phân giải thảm mục
trong rừng trồng Bồ đề ở Vùng lâm nghiệp Trung tâm.

Hà Văn Tuế (1993) có những nghiên cứu về năng suất lượng rơi trong một số quần
xã rừng trồng nguyên liệu giấy tại vùng Trung du Vĩnh Phú.


2

Những nghiên cứu ở Việt Nam chủ yếu tập trung ở những quần xã thực vật đơn
loài hoặc ở những quần xã rừng trồng với mục đích kinh doanh đã có sự tác động của các
biện pháp điều chế rừng (các biện pháp kỹ thuật lâm sinh). Những nghiên cứu về vấn đề
này chưa được thực hiện trên đối tượng rừng tự nhiên, nơi có sự đa dạng về thành phần
loài cũng như ít chịu tác động có mục đích của con người.
Thảm thực vật tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh rất đa dạng. Kết quả các đề tài
nghiên cứu của Phòng Sinh thái thực vật [5], đã cho thấy, trên địa bàn Trạm Đa đa dạng
sinh học Mê Linh có ba loại thảm thực vật chính: thảm rừng kín, thảm rừng thưa và thảm
cây bụi. Đây là các trạng thái thảm thực vật hoàn toàn phục hồi tự nhiên. Trong các thảm
rừng kín và rừng thưa của Trạm có một số quần xã thực vật chính như sau: rừng kín cây
lá rộng hỗn loài; rừng kín ưu hợp Giang và Nứa; rừng kín ưu thế Sặt; rừng thưa cây lá
rộng hỗn loài; rừng thưa ưu thế Bồ đề; rừng thưa ưu thế Chẹo; rừng thưa ưu thế Giang;
rừng thưa ưu thế Nứa….
Với tính đa dạng cao như vậy, thảm thực vật Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh rất
phù hợp cho việc nghiên cứu về năng suất lượng rơi, quá trình phân giải thảm mục và khả
năng hoàn trả chất dinh dưỡng cho đất của các quần xã thực vật khác nhau.
Từ những điều kiện thực tiễn và nhu cầu khoa học trên đây nên tôi chọn đề tài
nghiên cứu của mình là: “Nghiên cứu năng suất lượng rơi và khả năng hoàn trả chất
dinh dưỡng cho đất của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm Đa dạng sinh học
Mê linh .” Nhằm đánh giá năng suất lượng rơi của các quần xã rừng thứ sinh, khả năng
phân giải thảm mục và khả năng hoàn trả chất dinh dưỡng cho đất của thảm thực vật. Từ
đó góp phần cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá động thái và các quá trình xảy ra
trong hệ sinh thái rừng nhiệt đới.
II. Mục tiêu

II.1. Mục tiêu tổng quát
- Có được những dẫn liệu mới về năng suất lượng rơi của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên
tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh.
- Đánh giá và lượng hóa được khả năng hoàn trả chất dinh dưỡng cho đất thông qua lượng
rơi và quá trình phân giải thảm mục của rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên tại Trạm Đa dạng
sinh học Mê Linh.
II.2. Mục tiêu cụ thể
- Cung cấp những thông tin mới về năng suất lượng rơi và thảm mục của một số
quần xã thực vật tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh.


3

-

Đánh giá được sự biến động của năng suất lượng rơi trong quá trình phát triển
của thảm thực vật.
Xác định được sự đóng góp lá rơi của các loài cây khác nhau trong tổng năng
suất lá rơi của các quần xã.
Xác định được các chỉ số liên quan đến quá trình phân giải thảm mục của một
số kiểu thảm thực vật .
Xác định được khả năng tích luỹ dinh dưỡng trong lá rơi và khả năng hoàn trả
chất dinh dưỡng cho đất của một số quần xã thực vật vùng nghiên cứu.


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Giới thiệu chung vấn đề nghiên cứu

Vòng tuần hoàn vật chất và dinh dưỡng đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều
hòa chức năng và sự phát triển của các hệ sinh thái rừng (Cole và Rapp, 1981; Waring và
Schlesinger, 1985) [19], [63]. Quá trình này bao gồm một chuỗi mắt xích chức năng có
mối quan hệ chặt chẽ với nhau từ quá trình quang hợp, phân phối carbon, sự thu nhận,
mất đi chất dinh dưỡng và quá trình phân hủy các phần sinh khối đã được tạo ra (Cole và
Rapp, 1981) [19]. Nghiên cứu quá trình này giúp chúng ta hiểu và giải thích được sự khác
nhau về mô hình tuần hoàn vật chất, các chất dinh dưỡng và giải thích tại sao các quần xã
lại phát triển khác nhau.
Trong quá trình sinh trưởng, phát triển của quần xã thực vật, hiện tượng cành, lá,
chồi, hoa quả liên tục bị rơi rụng do chức năng sinh lý hay do tác động của điều kiện môi
trường. Sự rơi rụng này diễn ra thường xuyên, liên tục. Lượng vật chất này tham gia tích
cực vào chu trình tuần hoàn vật chất, có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá dòng năng
lượng của hệ sinh thái.
Toàn bộ phần rơi rụng này được gọi là lượng rơi (Litterfall) và được tính bằng g, kg,
tạ, tấn trọng lượng khô trên một đơn vị diện tích (m2, a, ha) (Nguyễn Hoàng Trí, 1986)
[3].
Để biểu diễn năng suất lượng rơi người ta thường dùng đơn vị: g/m2/năm;
kg/ha/năm; tấn/ha/năm.
Lượng thảm mục rơi rụng (lượng rơi) hàng năm và quá trình phân giải của chúng là
những chỉ số quan trọng và là chìa khoá của vòng tuần hoàn vật chất và dinh dưỡng trong
hệ sinh thái rừng.
Các chỉ số này không những đặc trưng cho các kiểu rừng ở các đới khí hậu khác
nhau trên Trái đất, mà còn phản ánh cường độ trao đổi vật chất giữa rừng và đất (Rodin
1968) [51]. Theo Odum (1971) [5] và Richards (1967) [6], nhờ lượng thảm mục rơi rụng
hàng năm lớn (10 - 25 tấn/ha) và cường độ phân giải thảm mục nhanh, nên các chất dinh
dưỡng trong rừng nhiệt đới được quay vòng nhiều lần và phần lớn nằm trong cơ thể sống
nên ít bị rửa trôi. Chính nhờ đặc điểm này mà trên các kiểu đất nghèo dinh dưỡng vẫn
hình thành được các rừng gỗ nhiệt đới có tổng sinh khối rất lớn so với ôn đới. Ngược lại,

5

nếu chu trình này bị phá hoại, đất không tiếp nhận được thảm mục bổ sung thì đất rừng
nhiệt đới bị nghèo đi nhanh chóng, đặc biệt là hai yếu tố mùn và đạm.
Phương pháp luận của việc nghiên cứu tuần hoàn vật chất và dinh dưỡng đòi hỏi
phải định lượng được những nhóm chính trong thảm thực vật, môi trường và những dòng
vận động trao đổi giữa chúng. Ví dụ như các yếu tố được định lượng bao gồm sinh khối
thực vật nói chung và mô thực vật nói riêng và hàm lượng chất dinh dưỡng trong các mô
(Lugo, 1992; Clark và cs, 2001b) [18], [36], lượng thảm mục và hàm lượng chất dinh
dưỡng có trong thảm mục (Anderson và cs, 1983) [10], thành phần và hàm lượng các chất
dinh dưỡng trong đất (Proctor và cs, 1983a) [48]. Những dòng trao đổi thường được đo
lường nhất bao gồm lượng rơi ( Proctor, 1984) [47], quá trình phân hủy (Anderson và
Swift, 1983) [9] và tăng trưởng sinh khối và sự tích lũy chất dinh dưỡng (Cole và Rapp,
1981; Vitousek và Sanford, 1986) [19], [63]. Trong đó một tập hợp dữ liệu lớn nhất luôn
sẵn có đó là lượng rơi (Vitousek và Sanford, 1986; Silver, 1994; Clark và cs, 2001a,b)
[17], [18], [54], [63]. Lượng rơi là con đường quan trọng để di chuyển vật chất hữu cơ và
những nguyên tố hóa học từ thảm thực vật trả lại cho mặt đất trong hệ sinh thái rừng
thông qua quá trình phân huỷ (Ogawa, 1978; Proctor, 1983) [43], [46] .
1.2. Những nghiên cứu về lượng rơi
Năng suất lượng rơi là thành phần quan trọng nhất của năng suất sơ cấp phía trên
mặt đất, thông thường theo tính toán nó chiếm hơn một nửa mạng lưới năng suất sơ cấp
phía trên mặt đất (Olson, 1963; Clark và cs, 2001b) [18], [44]. Sự khác biệt về năng suất
lượng rơi có thể bởi sự khác nhau về khí hậu, dinh dưỡng đất và chế độ nước (Vitousek
và Sanford, 1986) [63].
Bray và Gorham (1964) [15] đã có nghiên cứu tổng hợp đầu tiên về năng suất lượng
rơi của rừng trên Thế giới.
Kira và cộng sự (1964) [33] nghiên cứu thảm thực vật rừng mưa ở Khao Chong,
Thái lan. Đã xác định năng suất sơ cấp thuần (NPP) của hệ sinh thái rừng đạt 2860
g/m2/năm và năng suất lượng rơi hàng năm đạt 2330 g/m2/năm, trong đó lượng lá rơi
chiếm 51%.

John D. M. (1973) [32] nghiên cứu sự tích luỹ và quá trình phân huỷ vật rơi rụng của
rừng ẩm nửa rụng lá thuộc vùng nhiệt đới phía Tây Châu Phi (Ghana). Kết quả cho thấy
lượng rơi tập trung lớn nhất từ tháng 1 đến đầu tháng 3. Năng suất đạt 966 g/m2/năm,
trong đó lá rơi chiếm đến 77%.


6

Ogawa (1978) [43] nghiên cứu năng suất lượng rơi và vòng tuần hoàn Cacbon ở
rừng khu vực Pasoh, Malaysia. Kết quả cho thấy năng suất lượng rơi hàng năm đạt 10,6
tấn/ha/năm.
Franken và cộng sự (1979) [26] nghiên cứu ba kiểu rừng có liên quan đến chế độ
nước ở vùng Manaus thuộc vùng trung tâm Amazôn, đó là các kiểu: (1) rừng trên đất
khô; (2) rừng ven sông; (3) rừng ngập nước theo mùa. Theo kết quả đạt được thì năng
suất lượng rơi: (1) 780 - 800 g/m2/năm (trong đó lá rơi chiếm từ 78 - 84%); (2) 640
g/m2/năm (67% lá); (3) 670 g/m2/năm (79% lá). Biến động lượng rơi có qui luật theo
mùa.
Tanner (1980) [60] nghiên cứu về lượng rơi trong rừng mưa nghèo ở Jamaica và mối
quan hệ của nó với điều kiện khí hậu. Trong khoảng thời gian nghiên cứu 1974 - 1975 và
1977 - 1978, kết quả thu được: Tổng năng suất lượng rơi biến động từ 550 - 660
g/m2/năm tuỳ theo kiểu rừng, trong đó lượng lá rơi dao động từ 440 - 550 g/m2/năm. Suốt
trong mùa khô (tháng 1 - 8) mức độ rơi rụng lớn gấp đôi so với khoảng thời gian mùa
mưa ẩm, điều này xảy ra ở tất cả các kiểu rừng.
Cole và Rapp (1981) [19] đã tính toán mức độ trung bình của năng suất lượng rơi ở
32 khu rừng, bao gồm rừng phương Bắc, rừng lá kim ôn đới, rừng rụng lá và một khu
rừng thuộc Địa Trung Hải, đạt khoảng 4.4 tấn/ha/năm. Cũng trong thời gian đó Proctor
(1984) [47] đã có những thống kê đối với rừng nhiệt đới ở vùng Sarawak, Malayxia, năng
suất lượng rơi dao động từ 8.8 – 12.0 tấn/ha/năm tuỳ theo từng kiểu rừng.
Gong W. K. (1982) [28] nghiên cứu rừng cây lá rộng đất thấp ở Malayxia, đã nhận
thấy tổng lượng rơi đạt 920 g/m2/năm, trong đó lượng lá rơi chiếm 74% (680 g/m2/năm).

Proctor và cộng sự (1983b) [49] đã nghiên cứu về lượng rơi và thảm mục ở bốn kiểu
rừng mưa đất thấp thuộc vườn quốc gia Gunung Mulu, Sarawak, Malayxia. Các tác giả đã
so sánh giữa các kiểu rừng: (1) rừng trên đất bồi tích; (2) rừng cây lá rộng; (3) rừng cây
Thạch nam; (4) rừng trên núi đá. Năng suất lượng rơi của các kiểu rừng: (1) khoảng 1150
g/m2/năm; (2) 880 g/m2/năm; (3) 920 g/m2/năm và (4) 1200 g/m2/năm. Ở cả 4 kiểu rừng
lượng rơi thường tập trung vào khoảng tháng 5 - 6, đây là khoảng thời gian có lượng mưa
lớn và trước thời kỳ khô hạn của năm. Thảm mục với vật rơi rụng nhỏ (có đường kính <
10cm) có sự thay đổi theo mùa và theo sự khác nhau giữa các kiểu rừng. Thấp nhất là 470
g/m2 ở kiểu (1) vào tháng 3/1978 và cao nhất 750 g/m2 ở kiểu (4) vào tháng 2/1978. Với


7

thảm mục có kích thước lớn (vật rơi rụng có đường kính >10 cm): (1) 2030 g/m2; (2)
5270 g/m2; (3) 2270 g/m2 và (4) 5230 g/m2.
Spain (1984) [56] nghiên cứu lượng rơi và thảm mục ở ba khu vực rừng mưa nhiệt
đới Úc. Trong khoảng thời gian nghiên cứu ba năm, kết quả đạt được: biến động năng
suất lượng rơi giữa các khu vực từ 728 - 1053 g/m2/năm. Biến động về lượng rơi thể hiện
rõ theo mùa và rơi nhiều nhất trong khoảng cuối mùa khô cho tới đầu mùa mưa. Biến
động hàng năm, theo mùa và giữa các khu vực của thảm mục thể hiện rõ rệt. Lượng thảm
mục ở những khu vực có ẩm độ vừa phải nhỏ nhất khoảng 300 g/m2; lớn nhất được ghi
nhận trên 1050 g/m2.
Stocker và cộng sự (1995) [58] nghiên cứu về lượng rơi của rừng mưa đất thấp (1)
và rừng mưa cao nguyên (2) phía Bắc Queensland thuộc vùng nhiệt đới Úc. Sau 5 năm
nghiên cứu kết quả đạt được: Năng suất lượng rơi trung bình của kiểu rừng (1) đạt khoảng
800 g/m2/năm; (2) khoảng 1103 g/m2/năm. Trong khoảng thời gian 5 năm biến động năng
suất lượng rơi không lớn, 704-874 g/m2/năm đối với kiểu (1); 1002-1364 g/m2/năm đối
với kiểu (2).
Pausas (1997) [45] nghiên cứu về lượng rơi và phân huỷ thảm mục ở rừng Thông
Scốtlen (Pinus sylvestris), phía Đông Pyrenees, Tây Ban Nha. Tác giả đã nhận xét năng

suất lượng rơi của loại rừng này đạt 1760 kg/ha/năm. Cường độ phân huỷ thảm mục phụ
thuộc vào nhiệt độ trung bình năm và lượng mưa trung bình năm.
Dames và cộng sự (1998) [21] nghiên cứu năng suất lượng rơi của rừng trồng Thông
(Pinus patula) ở Nam Phi, đã cho rằng năng suất lượng rơi hàng năm dao động từ 3640 5890 kg/ha, lượng rơi tăng dần từ tháng 3 đến 9 và đạt cao đỉnh vào đầu mùa xuân (tháng
9).
Eusse và Aide (1999) [25] nghiên cứu lượng rơi của loài cây Pterocarpus officinalis
ở vùng đất ngập nước nhiệt đới thuộc Puerto Rico, kết quả cho thấy năng suất hàng năm
đạt 11,9 tấn/ha/năm, trong đó lá rơi biến động từ 1.8 – 4.8 tấn/ha/năm tuỳ theo từng khu
vực. Lượng rơi thường tập trung nhiều vào tháng 5 và tháng 11.
Myriam Lebret và cộng sự (2001) [41] nghiên cứu năng suất lượng rơi của rừng Sồi
(Fagus sylvatica L.) ở phía Đông bắc vùng Ille-et-Vilaine, Brittany (Pháp) đã chỉ ra năng
suất lượng rơi biến động từ 2100 - 4700 kg/ha/năm, tỷ lệ lá rụng đạt 90% tổng lượng rơi ở
rừng non và 70% ở rừng già. Khí hậu là nhân tố chủ yếu chi phối năng suất lượng rơi ở
loại rừng này.


8

Xiaoniu N. Xu và Eiji Hirata (2002) [68] nghiên cứu về lượng rơi trên hai loại rừng
trồng: rừng thuần loài thông (Pinus luchuensis Mayr.) và rừng hỗn giao giữa Thông và
cây lá rộng (Pinus luchuensis Mayr. và Schima wallichii Korthals) trên đảo Okinawa,
Nhật Bản. Năng suất lượng rơi của hai loại rừng này có sự khác biệt đáng kể, ở rừng hỗn
giao đạt 11 tấn/ha/năm, năng suất lượng rơi ở rừng thuần loài là 8 tấn/ha/năm. Lượng rơi
của hai loài cây có động thái khác nhau, loài Thông có lượng rơi nhiều nhất vào tháng 6 7, loài cây lá rộng (Schima wallichii Korthals) lượng rơi tập trung nhiều vào tháng 3. Hệ
số phân huỷ (k) ở hai loại rừng cũng có sự khác nhau, rừng thuần loài Thông có cường độ
phân huỷ thấp (k = 0.36 năm-1), rừng hỗn giao có cường độ phân huỷ cao hơn ( k = 0.5
năm-1).
Santos và Válio (2002) [53] khi nghiên cúu về sự tích tụ lượng rơi ở Phía Đông Nam
rừng nhiệt đới của Brazil đã ghi nhận năng suất lượng rơi của rừng ở khu vực này đạt
khoảng 25000 kg/ha/ năm, và sự tích tụ lượng rơi phụ thuộc vào điều kiện khí hậu (lượng

mưa, độ dài chiếu sáng và nhiệt độ).
Yang và cộng sự (2004) [70] nghiên cứu lượng rơi, lượng dinh dưỡng trả lại và phân
huỷ lá rụng của bốn loại rừng trồng có so sánh với rừng tự nhiên ở vùng cận nhiệt đới
Trung Quốc. Đã đưa ra kết quả, năng suất lượng rơi trung bình năm của rừng trồng: loài
Cunninghamia lanceolata đạt 5470 kg/ha/năm, rừng Fokienia hodginsii đạt 7290
kg/ha/năm, rừng Ormosia xylocarpa đạt 5690 kg/ha/năm, rừng Castanopsis kawakamii
đạt 9540 kg/ha/năm, rừng tự nhiên Castanopsis kawakamii (xấp xỉ 150 năm tuổi) đạt
11001 kg/ha/năm. tỷ lệ lá rụng dao động từ 58 – 72% so với tổng lượng rơi.
Lindsay và French (2005) [35] khi nghiên cứu về quần thể loài xâm lấn
Chrysanthemoides monilifera ssp. rotundata trên bờ biển Úc. Các tác giả cho rằng năng
suất lượng rơi của quần thể này đạt khoảng 1690 kg/ha/năm, lượng thảm mục khoảng
3750 kg/ha. Khi so sánh hàm lượng dinh dưỡng (N, P) ở lá sống và lá rụng, các tác giả
cho rằng lượng chất dinh dưỡng được hấp thu lại khoảng 38 - 60% trước khi lá rụng.
Theo Marian Slodicak và cộng sự (2005) [37] nghiên cứu rừng Vân sam (Picea
abies (L.) Karst.) 39 tuổi, vùng Vitkov, Cộng hoà Séc. Năng suất lượng rơi đạt 8500 8700 kg/ha/năm, trong đó lá rơi 7100 - 7800 kg/ha/năm. Hàng năm lượng dinh dưỡng
được trả lại cho đất thông qua lượng rơi khoảng: N 75 kg/ha, K 20 kg/ha, Ca 100 - 120
kg/ha, P 7 kg/ha và Mg 7 kg/ha.


9

1.3. Quá trình phân giải thảm mục
Ngay khi vật rơi rụng (lượng rơi) tiếp xúc với mặt đất thì quá trình phân giải đã diễn
ra, nó giải phóng ra những chất dinh dưỡng cơ bản thiết yếu, việc này rất quan trọng cho
việc điều hoà vòng tuần hoàn Cacbon và dinh dưỡng (Swift và cs, 1979; Waring và
Schlesinger, 1985) [59], [64]. Nhu cầu hàng năm của phần lớn các hệ sinh thái rừng đó là
tái sử dụng các chất dinh dưỡng được giải phóng từ sự phân huỷ vật chất hữu cơ (Waring
và Schlesinger, 1985) [64]. Tốc độ của quá trình khoáng hoá Nitơ có mối liên quan chặt
chẽ với cường độ hấp thu Nitơ và hàm lượng Nitơ có trong vật rơi rụng (Attiwill và
Adams, 1993) [12]. Các nguồn cung cấp Phốtpho từ bên ngoài thường nhỏ hơn so với

hàm lượng có sẵn ở trong sinh khối thực vật và sự cung cấp Phốtpho từ đất thậm chí còn
mất một khoảng thời gian tương đối dài. Vì vậy sự tận dụng có hiệu quả lượng Phốtpho
có sẵn trong lượng rơi là vô cùng quan trọng (Attiwill và Adams, 1993; Newman, 1995)
[12], [42].
1.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phân giải
Swift và cộng sự (1979) [59] đã chia ra có ba nhóm nhân tố quyết định cường độ
phân giải: môi trường tự nhiên (P), chất lượng của nguồn lượng rơi (Q) và quần xã sinh
vật phân huỷ (O).
Nhóm nhân tố thứ nhất bao gồm các nhân tố khí hậu có thể thay đổi như: nhiệt độ,
lượng mưa, địa hình (Minderman, 1968; Swift và cs, 1979; Anderson và Swift, 1983)
[40], [59], [9].
Cường độ phân giải phụ thuộc vào sự tập trung các chất dinh dưỡng, cấu trúc,
những cấu trúc bảo vệ ở vật liệu phân huỷ và các đặc điểm tự nhiên như kích thước phân
tử và khối lượng.
Cuối cùng, những vi khuẩn, nấm và những quần xã động vật không xương sống là
những nhân tố trực tiếp tham gia phân huỷ đóng vai trò rất quan trọng.
Ba nhóm nhân tố này có ảnh lẫn nhau và quyết định cường độ phân giải thảm mục;
nhóm nhân tố P và Q có ảnh hưởng gián tiếp thông qua tác động của chúng lên các quần
xã sinh vật phân giải (Heal và cs, 1997) [29]. Quá trình phân huỷ có vai trò rất quan trọng
trong việc quyết định cấu trúc của đất và các chất dinh dưỡng dễ tiêu trong đất (Waring và
Schleisinger, 1985) [64]. Bằng cách trao đổi tác động lẫn nhau giữa sinh vật phân huỷ và
quần xã thực vật đã ảnh hưởng tới việc tạo nên cấu trúc và những đặc điểm của nhau.


10

Như trên đã đề cập nhóm nhân tố sinh vật có vai trò đặc biệt quan trọng và trực tiếp
tham gia quá trình phân huỷ vật chất hữu cơ trong đất. Theo Attignon S. E. (2004) [11] đã
có rất nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng hệ sinh vật đất ở rừng nhiệt đới có ảnh hưởng lớn tới
quá trình phân huỷ vật chất hữu cơ so với vùng ôn đới (Heneghan và cs., 1999; Gonzalez

và Seastedt, 2001). Hệ sinh vật đất ở đây bao gồm: vi sinh vật đất, động vật không xương
sống nhỏ, động vật không xương sống lớn. Vi sinh vật (vi khuẩn và nấm) là nhóm chính
trong việc phân huỷ ngay vật chất hữu cơ có trong vật rơi rụng (Vossbrinck và cs., 1979;
Wardle và Lavelle, 1997). Các động vật không xương sống nhỏ ăn trực tiếp các vi sinh
vật hoặc gián tiếp điều hoà các quần xã vi sinh vật, qua đó tác động tới cường độ phân
huỷ (Vossbrinck và cs., 1979; Reddy và Venkataiah, 1989). Nhóm động vật không xương
sống lớn ảnh hưởng tới quá trình phân huỷ thông qua việc thay đổi mức độ đa dạng phong
phú của những sinh vật phân huỷ nhỏ (Lawrence và Wise, 2000).
Theo Kennedy và cộng sự (1995), mức độ hoạt động, số lượng và sự thay đổi của
quần xã vi sinh vật có thể phản ánh sự ổn định hệ thống với sự quay vòng chất dinh
dưỡng, nó liên quan chặt chẽ với cường độ tích luỹ mùn trong đất. Vai trò của vi sinh vật
trong đất rất lớn và có mối quan hệ mật thiết với thảm thực vật. Đó là mối quan hệ hai
chiều và là nguồn gốc của sự cân bằng trong hệ sinh thái rừng.
Mối quan hệ giữa qua lại thảm thực vật rừng với hệ sinh vật đất được thực hiện qua
hoạt động phân huỷ xác vụn hữu cơ mà thảm thực vật rừng trả lại cho đất (lượng rơi) của
các quần xã phân huỷ, ta đã biết là cây không thể hút thức ăn khoáng ở dạng hữu cơ mà
phải nhờ vi sinh vật phân giải chất hữu cơ thành các khoáng đơn giản thì cây mới sử dụng
được. Chính trong quá trình phân giải vi sinh vật một mặt chuyển hoá các chất hữu cơ
thành các chất khoáng đơn giản và nuôi sống chúng, mặt khác nó lại tổng hợp nên một
dạng chất hữu cơ đặc biệt trong đất đó là hợp chất mùn – là thành phần cơ bản của đất. Sự
biến đổi và chuyển hoá các xác hữu cơ thực vật trong đất là một quá trình sinh hoá học
phức tạp, được thực hiện với sự tham gia trực tiếp của vi sinh vật đất và của động vật, ôxi
không khí và nước.
1.3.2. Cường độ phân giải thảm mục
Bản chất của mối quan hệ giữa quá trình phân huỷ và lượng rơi (Litterfall) là một
vấn đề rất đáng được nghiên cứu đánh giá. Một đòi hỏi đối với thực vật để đạt hiệu suất
sử dụng dinh dưỡng lớn đó là mất ít hơn các chất dinh dưỡng thông qua lượng rơi
(Vitousek, 1982) [62] cũng như đòi hỏi phải giảm lượng dinh dưỡng có trong lượng rơi.

11

Tuy nhiên, cường độ phân giải bị giới hạn bởi tỷ lệ C so với chất dinh dưỡng (Swift và cs,
1979; Anderson và Swift, 1983; Heal và cs, 1997) [9], [29], [59] giảm lượng dinh dưỡng
bị mất trong lượng rơi là nguyên nhân làm cho cường độ phân giải thấp hơn, hơn thế nữa
nó còn làm giới hạn lượng dinh dưỡng dễ tiêu trong đất. Để quá trình phân huỷ cung cấp
các chất dinh dưỡng dễ tiêu cho thực vật, vậy thì một yêu cầu đặt ra là lượng dinh dưỡng
phải đủ lớn đáp ứng nhiều hơn nhu cầu của quần xã vi sinh vật: không có cách nào khác
chính thực vật phải thoả mãn nhu cầu này của quần xã vi sinh vật (Swift và cs 1979) [59].
Một phương pháp được sử dụng rộng rãi để đánh giá cường độ phân giải trong rừng
đó là hệ số quay vòng thảm mục (k), được Olson (1963) [44] đưa ra. Anderson và Swift
(1983) [9] đã so sánh hệ số k ở những kiểu rừng, ở những vùng khác nhau và cho thấy
rằng hệ số k lớn nhất ở vùng nhiệt đới thường cao hơn hệ số k lớn nhất ở vùng ôn đới.
Tuy nhiên có sự trùng lặp đáng kể, phạm vi dao động của hệ số k ở vùng nhiệt đới nằm
trong khoảng 1,1 - 3,3 năm-1 và ở khu vực ôn đới nằm trong khoảng 0,4 - 1,4 năm-1. Sự
dao động lớn về cường độ phân huỷ ở vùng nhiệt đới cũng phù hợp sự dao động của
lượng rơi và mức độ đa dạng loài. Điều này được củng cố thêm bởi sự dao động về khí
hậu, điều kiện đất đai ở những phạm vi không gian khác nhau, những yếu tố chi phối hoàn
toàn các quá trình sinh học rừng.
Xác hữu cơ thực vật (lượng rơi) sau khi rụng xuống mặt đất sẽ bị phân huỷ, trong
quá trình phân huỷ chúng mất cấu tạo hình dạng, còn các hợp chất cấu tạo nên chúng thì
bị chuyển đổi thành những hợp chất linh hoạt hơn, dễ tan hơn. Một phần hợp chất này
được khoáng hoá hoàn toàn để tạo thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Trong quá
trình khoáng hoá, một số hợp chất trung gian đơn giản là dinh dưỡng cho vi sinh vật,
động vật và thực vật. Một phần sản phẩm của quá trình khoáng hoá được vi sinh vật dùng
để tổng hợp nên protit, lipit, gluxit và một loạt hợp chất mới, xây dựng cơ thể chúng và
khi chết đi chúng lại bị phân huỷ tiếp tục. Phần thứ ba của quá trình chuyển hoá chất hữu
cơ là tạo thành những hợp chất cao phân tử có cấu tạo phức tạp - đó là những axít mùn.
Những hợp chất mùn này có thể lại tiếp tục khoáng hoá để giải phóng dinh dưỡng cho cây
trồng.

Mùn là một thể hữu cơ phức tạp có trọng lượng phân tử lớn, cấu tạo phân tử gồm
nhiều thành phần phức tạp. Hiện nay tồn tại hai quan điểm về quá trình hình thành mùn:


12

- Quan điểm hoá học đơn thuần đại diện là Wasman, Schepfer…cho rằng mùn hình
thành qua các phản ứng hoá học đơn thuần, không có sự tham gia của vi sinh vật. Quan
điểm này ít được ủng hộ.
- Quan điểm sinh hoá học tổng hợp. Nhiều nhà nghiên cứu về đất như: Đôkutraiep,
Viliam, Tiurin, Kononoba, Poson, Sefer, Laatser, Alison…đã cho rằng: Quá trình hình
thành mùn phải từ những sản phẩm phân giải của xác hữu cơ và sự tổng hợp những hợp
chất được phân giải của vi sinh vật đất. Mùn được hình thành thông qua các phản ứng
sinh hoá có sự tham gia của các enzym do vi sinh vật tiết ra. Quan điểm này được nhiều
nhà khoa học ủng hộ.
Qua những cơ sở trên đây ta thấy rằng có thể coi hàm lượng mùn trong đất như là
một chỉ tiêu để đánh giá cường độ phân giải thảm mục trong hệ sinh thái rừng.
Quá trình phân giải thảm mục là một quá trình quan trọng của vòng tuần hoàn vật
chất trong hệ sinh thái rừng. Vì vậy, các nghiên cứu về cường độ phân giải thảm mục và
các yếu tố ảnh hưởng được thực hiện khá nhiều, ở nhiều vùng, nhiều hệ sinh thái rừng
khác nhau trên Thế giới.
Quá trình phân huỷ xác hữu cơ thực vật đã được nghiên cứu rộng rãi (Anderson và
Swift 1983) [9] và cường độ phân huỷ cao nhất được ghi nhận ở rừng mưa nhiệt đới
nguyên sinh (Olson 1963) [44]. Hơn nữa, có rất nhiều tác giả đã nhấn mạnh tầm quan
trọng của quá trình phân huỷ trong vòng tuần hoàn dinh dưỡng. Một sự xáo trộn về quá
trình phân huỷ lớp thảm mục trong rừng mưa nhiệt đới sẽ ảnh hưởng tới vòng tuần hoàn
dinh dưỡng.
Edwards (1977) [23] khi nghiên cứu rừng mưa núi thấp ở New Guinea, đã đưa ra
dẫn liệu: Năng suất lượng rơi trung bình khoảng 755 g/m2/năm, trong đó lượng lá rơi đạt
635 g/m2/năm; Xác định trọng lượng cành trên cây (healthy twigs) và cành có trong lượng

rơi, tác giả nhận định đã có sự phân huỷ đáng kể xảy ra trước khi cành rụng; Trên cơ sở
lượng thảm mục và năng suất lượng rơi, tác giả đã đưa ra hệ số quay vòng thảm mục (k)
dao động từ 1,04 - 1,55 tuỳ từng khu vực. Tác giả đã sử dụng phương pháp túi lưới (litter
bag) để đánh giá tốc độ phân huỷ, với loài Elaeocarpus ptilanthus sau 325 ngày khối
lượng còn lại 15%, các loài khác (Dacrycarpus cinctus, Litsea sp., Macaranga albescens,
Planchonell firma, Schizomeria sp.và Nastus productus) khối lượng còn lại từ 56 - 74%.
Theo Tanner (1981) [61] nghiên cứu quá trình phân huỷ của rừng mưa ở Jamaica, thì
khối lượng thảm mục ở khu vực này nằm trong khoảng 810 - 1170 g/m2. Cường độ phân


13

giải thảm mục trên mặt đất nằm trong khoảng 44 - 68%/năm. Cường độ phân huỷ đối với
lá nằm trong khoảng 27 %/năm cho đến trên 96%/năm tuỳ theo từng loài, quá trình này
thường diễn ra chậm vào mùa khô, nó liên quan mật thiết đối với hàm lượng Nitơ và
Phốtpho tích luỹ trong lá trưởng thành và có sự liên quan không đáng kể đối với sự khác
nhau về đặc trưng cấu trúc của các loại lá.
Theo Brasell và Sinclair (1983) [14] nghiên cứu tại rừng trồng (Araucaria
cunninghamii) và rừng mưa nhiệt đới ở châu Úc, thì hệ số quay vòng thảm mục (k) của
rừng trồng là 0,69 năm-1 và của rừng tự nhiên đạt 1,25 năm-1.
Spain và Feuvre (1987) [57] nghiên cứu quá trình phân huỷ ở 4 quần xã rừng (ba
loại rừng trồng: Pinus caribaea, Araucaria cunninghamii, Eucalyptus alba và rừng hỗn
giao tự nhiên). Tác giả sử dụng phương pháp túi lưới, nghiên cứu trong vòng 253 ngày.
Kết quả tốc độ phân huỷ mạnh nhất là ở rừng E. alba tiếp đến là rừng hỗn giao và A.
cunninghamii cuối cùng là rừng P. caribaea. Tốc độ phân huỷ lượng rơi của tất cả các
loài cây có liên quan hoàn toàn tới hàm lượng ban đầu các nguyên tố có trong vật rơi
rụng, các chất tham gia vào cấu trúc mô thực vật hay hàm lượng lignin.
Martin và Scott (1997) [38] nghiên cứu quá trình phân huỷ xác hữu cơ thực vật ở
rừng Dương lá rụng (Populus tremuloides Looman) và trạng thái đồng cỏ thảo nguyên ở
Saskatchewan, Canada. Các tác giả đã cho rằng cường độ phân huỷ ở đồng cỏ thảo

nguyên (k = 1.36 năm-1) lớn hơn so với rừng Dương (k = 0.44 năm-1), trong nghiên cứu
này các tác giả cho rằng đặc tính xác hữu cơ thực vật ảnh hưởng tới quá trình phân huỷ
lớn hơn so với độ che phủ và môi trường sống.
Singh và cộng sự (1999) [55] nghiên cứu quá trình phân huỷ thảm mục rừng trồng ở
Ấn Độ thấy rằng cường độ phân huỷ có liên hệ với lượng mưa hàng năm. Cường độ phân
huỷ cao nhất vào mùa mưa (tháng 7-9) và thấp nhất vào mùa hè (tháng 4-6).
Chambers và cộng sự (2000) [16] nghiên cứu quá trình phân huỷ và vòng tuần hoàn
carbon ở rừng nhiệt đới vùng trung tâm Amazon, đã cho rằng cường độ phân huỷ có mối
liên quan mật thiết với nhiệt độ trung bình năm.
Gholz và cộng sự (2000) [27] nghiên cứu quá trình phân huỷ ở các sinh cảnh khác
nhau từ đồng rêu Bắc cực (Arctic tundra) cho tới rừng mưa nhiệt đới. (Từ Bắc Mỹ cho
đến Trung Mỹ). Kết quả cho thấy: Hệ số quay vòng thảm mục (k) ở đồng rêu k = 0.032
năm-1 và ở rừng mưa nhiệt đới k = 3.734 năm-1. Các tác giả so sánh quá trình phân huỷ
lượng rơi của các loài cây và thấy có sự khác nhau rõ rệt: Loài Drypetes glauca, một loài


14

cây gỗ lớn lá rộng nhiệt đới ở Puerto Rico và các loài Thông ở Bắc Mỹ. Kết quả cho thấy
phân huỷ lượng rơi của Drypetes glauca nhanh hơn so với lượng rơi của Thông, hay ở
sinh cảnh cây lá rộng nhanh hơn ở sinh cảnh cây lá kim.
Baker và cộng sự (2001) [13] nghiên cứu quá trình phân huỷ lá và động thái dinh
dưỡng dưới tán bốn loại rừng ở Đông Nam nước Mỹ: (1) rừng Sồi hỗn giao vùng trung
tâm Arkansas; (2) Rừng hỗn giao hai loài Liquidambar styraciflua L và Quercus falcata
var. pagodaefolia Ell. vùng trung tâm Louisiana; (3) rừng Nyssa sylvatica var. biflora
(Walt.) Sarg. và (4) rừng Quercus laurifolia Michx. thuộc Đông Nam vùng Nam
Carolina. Các yếu tố: Độ ẩm đất, chế độ nước và chất lượng nguồn lượng rơi (C:N, C:P,
N:P, lignin:N) được sử dụng làm chỉ tiêu để đánh giá mức độ ảnh hưởng tới quá trình
phân huỷ lá. Phương pháp túi lưới (litterbag) được sử dụng trong nghiên cứu. Sau 100
tuần tỷ lệ lá còn tồn dư là 33, 18, 8, 5% so với khối lượng lá ban đầu tương ứng với các

trạng thái (1), (4), (3) và (2). Theo các tác giả thì chế độ nước là nhân tố có ảnh hưởng lớn
đến cường độ phân huỷ, qua thí nghiệm kiểm chứng các tác giả cho rằng cùng điều kiện
thổ nhưỡng thì yếu tố chất lượng vật rơi rụng có ảnh hưởng tới cường độ phân huỷ.
Crockford và Richardson (2000) [20] đã có nghiên cứu so sánh quá trình phân huỷ lá
của một số loài cây ở Canberra, Úc. Các tác giả đã dùng túi lưới để nghiên cứu quá trình
phân huỷ, sau 16 tuần khối lượng lá bị phân huỷ: Loài Eucalyptus dives 16.3%; E.
mannifera 18.0%; E. rossii 21.1% và lá Pinus radiata mất 3.6% khối lượng sau 10 tuần.
Ribeiro và cộng sự (2002) [50] đã sử dụng phương pháp túi lưới để nghiên cứu quá
trình phân huỷ lá cây Bạch đàn (Eucalyptus globulus) ở Furadouro, Bồ Đào Nha. Sau 643
ngày tỷ lệ lá còn tồn dư dao động từ 47.9 – 52.8%, cường độ phân huỷ (hệ số k) đạt từ
0.37 – 0.42 năm-1.
1.3.3. Nghiên cứu chu trình tuần hoàn dinh dưỡng thông qua lượng rơi
Vật chất vận động không ngừng, đó là một quy luật tất yếu. Giữa các thành phần
sống và không sống của hệ sinh thái bất kỳ, sự trao đổi các nguyên tố khác nhau luôn luôn
diễn ra, tạo nên sự tương tác của các quá trình sinh học và địa hoá học. Trong hệ sinh thái
rừng các chất dinh dưỡng được thực vật sử dụng để tạo nên các mô sống, các mô sống bị
đào thải bởi nhiều yếu tố, sau đó bị vi sinh vật phân huỷ trở lại môi trường, rồi lại được
thực vật thu hồi tạo nên các mô mới…Cứ thế, các chất dinh dưỡng được chu chuyển trong
những vòng hầu như khép kín mà ta gọi là chu trình tuần hoàn dinh dưỡng.


15

Các nghiên cứu về chu trình tuần hoàn dinh dưỡng thông qua lượng rơi được thực
hiện tại nhiều nơi, ở các hệ sinh thái rừng khác nhau. Lượng rơi là cầu nối trao đổi vật
chất giữa thảm thực vật với môi trường.
Cole và Rapp (1981) [19] đã tính toán và cho rằng 83% N, 85% P, 41% K, 71% Ca
và 60% Mg đã được trả lại đất từ tán rừng.
Attiwill và Adam (1993) [12] đã kiểm tra và so sánh số liệu từ rừng Bạch đàn 50
năm tuổi thấy rằng 92%N, 95% P, 92% Ca, 90% Mg và 40% K từ cây được trả lại cho

đất thông qua lượng thảm mục rơi rụng.
Daniel và Adam (1984) [22] trong 5 năm nghiên cứu ở rừng cây lá rộng thường xanh
ở vùng thung lũng Orongorongo phía Đông Wellington, New Zealand, đã thống kê được
tổng lượng rơi trung bình hàng năm đạt 6180 kg/ha/năm, trong đó lượng rơi nhỏ là 4558
kg/ha/năm (70% lá, 26% cành, và 4% hạt); lượng rơi kích thước lớn (cành, thân cây có
chiều dài lớn hơn 28 cm) 1615 kg/ha/năm; phân côn trùng 7kg/ha/năm. Thảm mục dưới
tán rừng đạt 143 tấn/ha. Lượng rơi thường tập trung vào mùa Xuân và mùa Hè. Trong đó
cũng đánh giá hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong vật rơi rụng. Hàm lượng các chất
dinh dưỡng trong lượng rơi xếp theo thứ tự Ca > N > K > Mg > Al > P > Mn > Fe > Zn >
Cu. Trong đó khối lượng các chất dinh dưỡng được trả lại cho đất thông qua lượng rơi là :
P 2,8, Ca 51, Mg 12, K 20 và N 44 kg/ha/năm.
Levett và cộng sự (1985) [34] sau hai năm nghiên cứu tại các loại rừng khác nhau ở
vùng Westland, New Zealand chỉ ra lượng rơi ở các loại rừng khác nhau theo mùa. Ở
rừng cây lá rộng (các loài ưu thế: Dacrydium cupressinum, Metrosideros umbellata,
Quintinia acutifolia) năng suất lượng rơi đạt 4489 kg/ha/năm, lượng rơi thường tập trung
vào mùa Hè và đầu mùa Thu (tháng 12 cho đến tháng 4), không có cao đỉnh ở mùa Xuân
và mùa Thu. Khối lượng các chất dinh dưỡng trả lại thông qua lượng rơi đạt: Na 3.28, K
11.41, Ca 29.70, Mg 9.44, P 2.09, Cl 4.90 , S 6.17 và N 30.9 kg/ha/năm; Đối với rừng Sồi
(Nothofagus truncata) có sự phân hoá mùa rõ rệt, hàng năm đạt cao đỉnh về lượng rơi vào
tháng 1 và tháng 10, năng suất đạt 7252 kg/ha/năm. Khối lượng các chất dinh dưỡng trả
lại thông qua lượng rơi đạt: Na 4.23, K 10.41, Ca 62.40, Mg 9.60, P 2.79, Cl 5.43 , S 4.95
và N 40.1 kg/ha/năm; Tại rừng trồng Thông (18-19 tuổi) đạt cao đỉnh về lượng rơi vào
mùa Xuân (tháng 10 -11) và mùa Thu (tháng 4 - 5) hoặc đầu Đông (tháng 5 - 7), năng
suất đạt 3946 kg/ha/năm. Khối lượng các chất dinh dưỡng trả lại thông qua lượng rơi đạt:
Na 2.12, K 7.46, Ca 16.90, Mg 4.55, P 1.96, Cl 3.10 , S 3.96 và N 30.50 kg/ha/năm.


16

Trong nghiên cứu này các tác giả cũng khẳng định hàm lượng các chất dinh dưỡng có

trong vật rơi rụng cũng biến đổi theo mùa.
Theo Weaver và cộng sự (1986) [66] nghiên cứu rừng lùn trên núi cao ở vùng
Luquillo, Puerto Rico, thì năng suất lượng rơi khu vực này đạt 3,1 tấn/ha/năm, trong đó lá
rơi chiếm 79%. Hàng năm lượng dinh dưỡng trả lại cho đất thông qua lượng rơi là: N
23.9, P 0.7, K 4.3, Ca 16.3, Mg 7.6 kg/ha/năm.
Enright (2001) [24] nghiên cứu sự bổ xung dinh dưỡng thông qua lượng rơi trong
rừng ôn đới hỗn giao cây lá kim và cây lá rộng ở phía Bắc New Zealand. Tác giả cho
rằng mặc dù lượng rơi của cây lá rộng chỉ chiếm dưới 45% tổng sinh khối lượng rơi,
nhưng lượng dinh dưỡng bổ xung lại chiếm 45 - 60% tổng lượng dinh dưỡng bổ xung.
Lượng phốtpho (P) được trả lại cho đất thông qua lượng rơi đạt 3 kg/ha/năm, trong khi đó
Canxi (Ca) đạt tới 84 kg/ha/năm.
Hermansah và cộng sự (2002) [30] khi nghiên cứu rừng mưa nhiệt đới ở phía Tây
Sumatra, Indonesia, đã ghi nhận năng suất lượng rơi trung bình năm đạt 11.700
kg/ha/năm, lượng rơi tập trung nhiều vào mùa mưa ở Indonesia (tháng 6). Khối lượng các
chất dinh dưỡng trả lại thông qua lượng rơi trung bình đạt: N 92, P 3, K 17, Ca 91, Mg 10,
Na 4, S 11, Al 12.1, Fe 2.4, Cu 0.1, Si 0.4, Sr 0.2 và Zn 0.2 kg/ha/năm. Trong nghiên cứu
này các tác giả có so sánh kết quả với các rừng nhiệt đới khác như rừng ở Venezuela,
Brazil, Malaysia
Wilcke và cộng sự (2002) [67] nghiên cứu về sự tích luỹ dinh dưỡng và quay vòng
thảm mục ở rừng mưa nhiệt đới Ecuador, đã ghi nhận tầng thảm mục dầy từ 2 - 43cm,
khối lượng thảm mục đạt 30 - 713 tấn/ha, lượng chất dinh dưỡng tích luỹ trong tầng thảm
mục đạt: N (0.87 - 21), P (0.03 - 0.70), K (0.12 - 2.5), Ca (0.09 - 3.2) và Mg (0.07 1.0) tấn/ha. Năng suất lượng rơi đạt 8.5 – 9.7 tấn/ha/năm. Trong đó hàm lượng các chất
dinh dưỡng trong lượng rơi đạt: N (19 - 22), P (0.9 - 1.6), K (6.1- 9.1), Ca (12 - 18) và
Mg (3.5 - 5.8) g/ kg.
Xiaoniu Xu và cộng sự (2004) [69] trong 5 năm nghiên cứu ở rừng lá rộng thường
xanh cận nhiệt đới trên đảo Okinawa, Nhật Bản, chỉ ra rằng năng suất lượng rơi trung
bình hàng năm đạt 7558 kg/ha/năm (biến động từ 6188 đến 9439 kg/ha/năm), biến động
về khối lượng cũng theo mùa, đạt cao đỉnh vào mùa Thu (tháng 8 - 9). Khối lượng các
chất dinh dưỡng trả lại thông qua lượng rơi đạt: N 83, P 3.2, K 25, Ca 71, Mg 19, Al 12,
Na 10, Fe 0.86 và Mn 3.9 kg/ha/năm.Tỷ lệ lá rụng chiếm 63% tổng lượng rơi rụng hàng

17

năm. Kết quả cho thấy lượng rơi và thành phần dinh dưỡng phụ thuộc vào điều kiện thời
tiết, vào mùa Thu thường có bão ở Nhật. Ở thời điểm này hàm lượng N và P của lá xanh
rụng bởi bão cao hơn 34% và 106% so với ở lá già rụng, điều này càng củng cố cho giả
thuyết là cây xanh có khả năng tận dụng các chất dinh dưỡng có ở trong lá trước khi lá
rụng.
Adegbidi và cộng sự (2005) [8] nghiên cứu rừng Pinus taeda L. (tuổi 3 và 4) ở phía
Bắc bang Georgia (Mỹ), đã thấy rằng ở các độ tuổi khác nhau thì khả năng trả lại dinh
dưỡng cho đất thông qua lượng rơi cũng khác nhau. Ở tuổi 3 lượng dinh dưỡng trả lại
thông qua lượng rơi: N 9.9; K 1.2; P 1.4; Ca 11.8; Mg 2.6 kg/ha/năm. Ở tuổi 4: N 28.2; K
2.9; P 5.1; Ca 15.6; Mg 4.3 kg/ha/năm.
1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam những nghiên cứu trong lĩnh vực này còn rất ít tiến hành đối với hệ sinh
thái rừng nhiệt đới (rừng tự nhiên).
Nguyễn Hoàng Trí (1986) [3] có những nghiên cứu về lượng rơi và phân giải thảm
mục của quần xã rừng Đước đôi (Rhizophora apiculata Bl.) ở Cà Mau. Theo tác giả năng
suất lượng rơi ở loại rừng này đạt 9756 kg/ ha/năm.
Hoàng Xuân Tý (1988) [2] có những nghiên cứu về lượng rơi và phân giải thảm mục
trong rừng trồng Bồ đề (Styrax tonkinensis) ở Vùng lâm nghiệp Trung tâm. Lượng rơi
rụng hàng năm ở rừng trồng Bồ đề 5 năm tuổi xen Nứa tép đạt 6338 kg/ ha/năm.
Hà Văn Tuế (1993) [1] có những nghiên cứu về năng suất của một số quần xã rừng
trồng nguyên liệu giấy tại vùng Trung du Vĩnh Phú. Tác giả đã đưa ra năng suất sơ cấp
(NPP) và năng suất lượng rơi của các loại rừng trồng khác nhau và ở những độ tuổi khác
nhau. Năng suất sơ cấp (NPP) của Bạch đàn (Eucalyptus camaldulensis) tuổi 4 đạt
45492.4 kg/ha/năm, năng suất lượng rơi 16009.9 kg/ha/năm; Keo (Acacia mangium) tuổi
4 NPP đạt 12027.3 kg/ha/năm, năng suất lượng rơi đạt 15568.8 kg/ha/năm; Rừng trồng
hỗn loài (Eucalyptus camaldulensis và Acacia mangium) tuổi 4 NPP đạt 20967

kg/ha/năm, năng suất lượng rơi đạt 20063.5 kg/ha/năm.
1.5. Thảo luận về tổng quan nghiên cứu
Điểm qua kết quả nghiên cứu những vấn đề có liên quan đến nội dung của đề tài trên
thế giới và trong nước, chúng tôi thấy rằng:
- Các nghiên cứu về năng suất lượng rơi trên thế giới đã được tiến hành từ khá lâu,
tuy nhiên đối tượng nghiên cứu của các công trình này tập trung nhiều vào đó là các hệ


18

sinh thái rừng tự nhiên, các loại rừng trồng hay các quần xã thực vật chiếm ưu thế bởi một
vài loài của vùng ôn đới. Những nghiên cứu về lĩnh vực này trên đối tượng là các loại
rừng phục hồi tự nhiên hiện còn rất hạn chế.
- Nghiên cứu về phân giải thảm mục chủ yếu các tác giả tập trung vào đối tượng là
các hệ sinh thái rừng nhiệt đới các loại hình thảm thực vật đặc trưng cho vùng ôn đới và
một số loại rừng trồng. Đối tượng nghiên cứu là rừng phục hồi tự nhiên chưa được đề cập
tới.
- Những nghiên cứu về tuần hoàn dinh dưỡng thông qua lượng rơi đã được tiến
hành trên các đối tượng rừng khác nhau từ rừng ôn đới cho tới rừng mưa nhiệt đới và các
loại rừng trồng khác nhau. Đối với các loại rừng phục hồi tự nhiên cũng chưa được chú ý
nghiên cứu.
- Ở Việt Nam chưa có những nghiên cứu sâu về lĩnh vực này. Chủ yếu các nghiên
cứu chỉ tập trung vào các đối tượng như các loại rừng ngập mặn, các loại rừng trồng. Ở
các công trình nghiên cứu này chủ yếu chỉ đưa ra một số kết quả về năng suất lượng rơi,
về cường độ phân giải thảm mục. Những kết quả cho thấy khả năng hoàn trả dinh dưỡng
của hệ sinh thái rừng chưa được đề cập tới.
Hiện nay ở Việt nam, quá trình phục hồi tự nhiên của các hệ sinh thái rừng đã và
đang diễn ra mạnh mẽ. Số liệu cho thấy, những năm 80 thế kỷ 20 rừng bị tàn phá nặng nề,
đến năm 1990 độ che phủ rừng giảm tới mức thấp nhất còn 27,2 % tổng diện tích đất tự
nhiên trong đó rừng tự nhiên còn 8,43 triệu ha, cho đến năm 2006 độ che phủ rừng của

chúng ta đạt đến 38,4 % trong đó rừng tự nhiên lên đến 10,41 triệu ha (Số liệu diễn biến
tài nguyên rừng 2006, Cục kiểm lâm). Ta thấy rằng trong vòng 16 năm rừng tự nhiên ở
Việt nam đã phục hồi được 1,98 triệu ha. Đã có rất nhiều nghiên cứu về diễn thế của các
hệ sinh thái rừng ở Việt Nam, các kết quả cho thấy các quy luật của quá trình phục hồi và
phát triển của các hệ sinh thái này. Vấn đề đặt ra là chúng ta cần phải hiểu rõ hơn về vòng
tuần hoàn vật chất xảy ra trong các hệ sinh thái này như thế nào, nó liên quan đến quá
trình phục hồi và phát triển của thảm thực vật ra sao. Khả năng cải thiện dinh dưỡng của
đất rừng có liên quan tới quá trình phục hồi rừng như thế nào.


19

Chương 2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI
KHU VỰC NGHIÊN CỨU
2.1 Điều kiên tự nhiên
2.1.1 Vị trí địa lý
Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh nằm trong địa phận xã Ngọc Thanh, thị xã Phúc
Yên, tỉnh Vĩnh Phúc, cách thị xã Phúc Yên khoảng 35 km, cách thị trấn Xuân Hoà khoảng
22 km, cách hồ Đại Lải 12 km về phía Bắc (Hình 2.1).

Hình 2.1. Vị trí của Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh
Về địa giới hành chính: Phía Bắc giáp huyện Phổ Yên (tỉnh Thái Nguyên), phía
Đông và Nam giáp HTX Đồng Trầm, phía Tây giáp vùng đệm của Vườn quốc gia Tam
Đảo (huyện Bình Xuyên).


20

Trạm Đa dạng sinh học có diện tích gần 178ha (chiều dài khoảng 3.000m; chiều
rộng trung bình là 550m, chỗ rộng nhất khoảng 800m, chỗ hẹp nhất khoảng 300m), có độ

cao là 100 - 520m so với mực nước biển. Khu vực Trạm có toạ độ:
Điểm cực Bắc: N 21025’35; E 105046’85.
Điểm cực Nam: N 21023’57; E 105043’21.
Điểm cực Tây: N 21023’35; E 105042’40.
Điểm cực Đông: N 21025’15; E 105046’65.
2.1.2. Địa hình
Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh là vùng bán sơn địa, là phần kéo dài về phía Đông
nam của dãy Tam Đảo, có địa hình đồi và núi thấp với xu hướng thấp dần từ Bắc xuống
Nam. Điểm cao nhất (điểm cực đông, thuộc đỉnh Đá trắng) cao 520m (Hình 2.2).
Địa hình phần lớn là đất dốc, độ dốc trung bình 15-300. Có nhiều nơi dốc từ 30-350.
Các bãi bằng rất ít, rải rác vài ba bãi nhỏ dọc theo ven suối ở biên giới phía Tây. Đây là
khu vực rừng đầu nguồn của một vài con suối nhỏ chảy ra hồ Đại Lải.
2.1.3. Điều kiện địa chất - thổ nhưỡng
* Địa chất
Khu vực nghiên cứu là một bộ phận của dãy núi Tam Đảo nên có cấu tạo địa chất
chủ yếu là hệ tầng phún trào axit gồm các lớp Rionit, Daxit kết tinh xen kẽ nhau, có tuổi
khoảng 260 triệu năm.
* Thổ nhưỡng
Nhìn chung các loại đá mẹ khá cứng, thành phần khoáng có nhiều thạch anh,
Muscovit, khó phong hoá, hình thành nên các loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, cấp hạt
thô, dễ bị rửa trôi và xói mòn, ở những nơi đất cao (khu vực có độ cao 300 - 400m) đất bị
xói mòn mạnh nhiều nơi trơ phần đá cứng.
Theo nguồn gốc phát sinh trong vùng có hai loại đất chính như sau:
- Ở độ cao trên 300m là đất Feralit mùn đỏ vàng, đất thường có màu vàng do độ ẩm
cao, hàm lượng sắt di động và nhôm tích luỹ tương đối nhiều. Đất phát triển trên đá
Mácma axit kết tinh chua: Rhyonit, Daxit, Granit nên tầng đất mỏng, thành phần cơ giới
nhẹ, tầng mùn mỏng, không có tầng thảm mục, đá lộ đầu nhiều >35%.


21

Hình 2.2. Bản đồ địa hình Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh


22

- Ở độ cao dưới 300m là đất Feralit vàng phát triển trên đá sa thạch cuội kết hoặc
dăm kết, thành phần đất có nhiều khoáng sét (phổ biến là Kaolinit ngoài ra còn có khoáng
Hydroxit sắt, nhôm lẫn trong đất và silic bị rửa trôi). Khả năng hấp phụ của đất không
cao.
- Ở độ cao dưới 100m ven các con suối lớn có đất tụ phù sa, thành phần cơ giới của
loại đất này là trung bình, tầng đất dày, độ ẩm cao, màu mỡ, đã được khai phá trồng lúa
và hoa màu.
Đất chua, có độ pH từ 3,5 - 5,5, thành phần cơ giới trung bình, độ dày tầng đất mặt
trung bình từ 30 - 50cm.
Nhìn chung, khu vực nghiên cứu là khu vực có điều kiện đất đai khô cằn, bị rửa trôi
nhiều năm nên nghèo dinh dưỡng.
2.1.4. Khí hâu, thuỷ văn
2.1.4.1. Thời tiết và khí hậu
Lượng rơi của các loại thảm thực vật phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, có những
nhóm yếu tố nội tại và yếu tố ngoại cảnh. Trong đó những yếu tố ngoại cảnh đó bao gồm
các yếu tố liên quan đến khí hậu, thời tiết. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi
tìm hiểu các yếu tố như nhiệt độ không khí, số giờ nắng, lượng mưa và độ ẩm không khí.
Vĩnh Phúc nằm trong vùng khí hậu Đông Bắc. Đặc điểm chung của vùng khí hậu
này là hàng năm có hai mùa nóng lạnh rõ rệt: Mùa nóng (mùa hạ) từ tháng 4 đến tháng 9,
mùa lạnh (mùa đông) từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Chính vì vậy để đánh giá động
thái lượng rơi theo mùa, đề tài bố trí thí nghiệm theo dõi lượng rơi từ tháng 4 năm 2009
đến tháng 3 năm 2010. Vì vậy những dẫn liệu về các yếu tố khí hậu và thời tiết cũng được
thu thập theo khoảng thời gian nêu trên.
Những dẫn liệu về nhiệt độ không khí và số giờ nắng được thể hiện trong hình 2.4.

Chúng ta có thể thấy nhiệt độ không khí trung bình khu vực nghiên cứu trong khoảng thời
gian bố trí thí nghiệm có nền nhiệt độ thấp ở tháng 12/2009 (19,8 0C) và tháng 1/2010
(18,30C), nhiệt độ đạt nền nhiệt độ cao từ tháng 6 đến tháng 9 (29.10C – 29.90C). Số giờ
nắng cũng có sự biến thiên rất mạnh, vào mùa nóng số giờ nắng tăng mạnh và đạt cao
đỉnh vào tháng 8 (214 giờ), sau đó số giờ nắng giảm dần vào mùa lạnh và thấp nhất vào
tháng 1/2010 (46 giờ).


23

Hình 2.3. Biểu đồ nhiệt độ không khí và số giờ nắng (Trạm Khí tượng Vĩnh Yên)
Những dẫn liệu về nhiệt độ không khí và số giờ nắng được thể hiện trong hình 4.2.

Hình 2.4. Biểu đồ lượng mưa và độ ẩm không khí (Trạm Khí tượng Vĩnh Yên)
Từ những dẫn liệu của hình 2.5 chúng ta có thể thấy lượng mưa bình quân khu vực
nghiên cứu ở mức thấp vào mùa lạnh, đặc biệt là các tháng 11, 12 năm 2009 và tháng 2


24

năm 2010 (2.6 – 3.2 mm). Ngược lại vào mùa nóng thì lượng mưa bình quân lớn, lượng
mưa lớn vào tháng 5 và tháng 7 (313.14 - 347.7 mm). Những diễn biến về lượng mưa
bình quân cho ta thấy trong thời gian bố trí thí nghiệm có hai thời giai đoạn hạn hán và
hai giai đoạn mưa nhiều. Hạn hán và mưa bão là những hiện tượng thời tiết có ảnh hưởng
tới sự rơi rụng của lượng rơi.
Bên cạnh đó chúng ta thấy độ ẩm không khí cũng có sự biến thiên rất mạnh, có xu
hướng biến thiên theo diễn biến về lượng mưa.
2.1.4.2. Thủy văn
Tại Trạm đa dạng sinh học chỉ có 1 con suối nhỏ có nước thường xuyên, bắt nguồn
từ điểm cực Bắc chảy dọc biên giới phía Tây giáp với Vườn Quốc gia Tam Đảo (phân

cách với huyện Bình Xuyên) và gặp suối Thanh Lộc rồi chảy ra hồ Đại Lải. Ngoài ra, còn
có một số suối cạn ngắn ngày và chỉ có nước trong ít ngày sau những trận mưa.
2.2. Tài nguyên động, thực vật rừng
2.2.1. Hệ động vật
Theo kết quả điều tra năm 2001 của Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật [4], đã
xác định được thành phần phân loại học của 5 lớp: Thú, Chim, Bò sát, Ếch nhái, Côn
trùng, tập trung ở 25 bộ, 99 họ, 461 loài, trong đó:
- Lớp Thú có 13 loài thuộc 6 họ của 4 bộ.
- Lớp Chim có 109 loài thuộc 38 họ của 12 bộ.
- Lớp Bò sát có 14 loài thuộc 7 họ của 1 bộ.
- Lớp Ếch nhái có 13 loài thuộc 5 họ của 1 bộ.
- Lớp Côn trùng có 312 loài thuộc 43 họ của 7 bộ.
Động vật đất có 78 loài thuộc 39 giống, 14 họ của 4 phân bộ.
Các loài thuỷ sinh vật: 116 loài thuộc các nhóm tảo; 44 loài động vật nổi; 20 loài
động vật đáy, 23 loài cá.
Đặc biệt ở đây có 12 loài động vật quý hiếm được đưa vào Sách Đỏ Việt Nam (Phần
Động vật) và 3 loài được đưa vào Sách Đỏ thế giới.


25

2.2.2. Hệ thực vật
Theo GS Nguyễn Tiến Bân (2001) [4], khu vực nghiên cứu nằm trong miền địa lý
thực vật “Đông Bắc và Bắc Trung Bộ”, trong đó chủ yếu tồn tại những nhân tố bản địa
đặc hữu của khu hệ thực vật Bắc Việt Nam - Nam Trung Hoa với các ưu hợp thực vật họ
Re (Lauraceae), họ Dẻ (Fagaceae), họ Dâu tằm (Moraceae), họ Mộc lan (Magnoliaceae),
họ Đậu (Fabaceae), họ Xoài (Anacardiaceae), họ Trám (Burseraceae), họ Bồ hòn
(Sapindaceae), họ Sau sau (Hamamelidaceae), họ Gạo (Bombacaceae)... Đây cũng là nơi
có các yếu tố thực vật di cư từ phía Nam lên như các loài cây thuộc họ Dầu
(Dipterocarpaceae)....

Theo số liệu điều tra năm 2000-2004, của Phòng Thực vật và Phòng Sinh thái thực
vật thuộc Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật [4, 5], bước đầu đã thống kê tại Trạm Đa
dạng sinh học Mê linh có 166 họ thực vật, với 651 chi và khoảng 1.129 loài, thuộc 5
ngành sau:
- Ngành Thông đất (Lycopodiophyta) 2 họ, 3 chi, 6 loài.
- Ngành Mộc tặc (Equisetophyta) 1 họ, 1 chi, 1 loài.
- Ngành Dương xỉ (Polypodiophyta) 15 họ, 32 chi, 62 loài.
- Ngành Hạt trần (Gymnospermae) có 3 họ, 3 chi, 5 loài.
- Ngành Mộc lan (Magnoliophyta) 147 họ, 612 chi, 1055 loài.
Trong đó: Lớp Mộc lan (Magnoliopsida) có 120 họ, 487 chi, 823 loài.
Lớp Hành (Liliopsida)
có 27 họ, 125 chi, 232 loài.
Những họ có số lượng loài nhiều gồm: họ Ba mảnh vỏ (Euphorbiaceae) 67 loài; họ
Cà phê (Rubiaceae) 53 loài; họ Lan (Orchidaceae) 38 loài; họ Cói (Cyperaceae) 35 loài;
họ Đậu (Fabaceae) 35 loài. Một số họ có từ 20 đến 30 loài là: họ Gừng (Zingiberaceae)
20 loài; họ Ráy (Araceae) 22 loài; họ Cỏ roi ngựa (Verbenaceae) 21 loài; họ Đơn nem
(Myrsinaceae) 20 loài; họ Cúc (Asteraceae) 29 loài; họ Dâu tằm (Moraceae) 21 loài.
Về giá trị tài nguyên thì ở khu vực này có 584 loài được sử dụng làm thuốc; 153 loài
cho gỗ; 64 loài được sử dụng làm rau ăn và gia vị; 60 loài cho quả, hạt ăn được; 44 loài
được trồng làm cảnh; 27 loài cho tinh dầu và dầu; 27 loài làm thức ăn cho gia súc; ngoài
ra còn có 19 loài dùng cho đan lát, làm dây buộc, một số loài cho nhựa, cho củ ăn, làm
phân xanh,v..v..
Ở những khu rừng phục hồi tự nhiên mật độ cây còn thưa, chưa có cây gỗ lớn (trừ
một vài cây Đa Ficus sp. còn sót lại), những cây gỗ tái sinh đều trong trạng thái còn non