Năng suất lá rụng dưới rừng thông mã vĩ tại trung tâm phát triển lâm nghiệp Hà Nội, Hà Nội

Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 49TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 NĂNG SUẤT LÁ RỤNG DƯỚI RỪNG THÔNG MÃ VĨ TẠI TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN LÂM NGHIỆP HÀ NỘI, TP. HÀ NỘI Vương Thị Hà1, Trần Thị Trang2, Vương Văn Quỳnh3 1,2,3Trường Đại học Lâm nghiệp TÓM TẮT Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu về đặc điểm tích lũy và năng suất lá rụng dưới tán rừng trồng Thông mã vĩ (Pinus massoniana Lamb) ở Trung tâm Phát triển Lâm nghiệp Hà Nội, trên cơ sở đó xây dựng phương pháp dự năng suất lá rụng, đề xuất chu kỳ thu gom lá rụng hợp lý đảm bảo năng suất cao trong khi vẫn duy trì được vai trò sinh thái của lá rụng và giảm thiểu nguy cơ cháy rừng. Kết quả nghiên cứu cho thấy khối lượng lá rụng trung bình của rừng thông khoảng 24 đến 26 kg/ha/ngày, tính trung bình cả năm là 8640 kg/ha. Quá trình phân hủy làm cho khối lượng lá rụng này sau một năm chỉ còn 6048 kg/ha. Khối lượng lá rụng dưới tán rừng tăng theo thời gian, đến năm thứ 6 thì lượng lá rụng xuống và lượng lá bị phân hủy cân bằng nhau, lượng lá rụng dưới tán rừng không tăng nữa và đạt mức trung bình khoảng 19000 kg/ha. Tuy nhiên, để thu được năng suất lá rụng cao trong khi vẫn đảm bảo vai trò cung cấp dinh dưỡng khoáng và giữ ẩm cho đất, đồng thời duy trì khối lượng của nó ở mức dưới 10 tấn/ha là ngưỡng nguy hiểm với cháy rừng thì nên thu gom lá rụng theo chu kỳ 3 năm một lần. Như vậy, sản lượng lá rụng thu được đạt mức gần 4 tấn/ha/năm năm, trong khi vẫn duy trì được vai trò sinh thái của lá rụng và giảm được nguy cơ cháy rừng. Từ khóa: Giảm nguy cơ cháy rừng, năng suất lá rụng, phân hủy lá rụng, rừng thông, thu hoạch lá rụng, vai trò sinh thái của lá rụng. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Khai thác lá rụng dưới tán rừng để sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng, hay nhiên liệu là một trong những giải pháp lồng ghép được mục tiêu nâng cao thu nhập và giảm thiểu nguy cơ cháy rừng. Nó đảm bảo giảm được giảm được khối lượng vật liệu cháy và nguy cơ cháy rừng trong thời kỳ khô hạn, đồng thời tạo thêm được việc làm, tăng thu nhập cho người dân, nâng cao hiệu quả kinh tế sinh thái của rừng nói chung. Tuy nhiên, để thu được năng suất lá rụng cao trong khi vẫn phát huy được vai trò bảo vệ đất của nó và duy trì khối lượng ở mức dưới 10 tấn/ha để giảm thiểu nguy cơ cháy rừng thì cần nghiên cứu đặc điểm tích lũy và năng suất lá rụng dưới tán rừng. Đây là cơ sở cho phương pháp dự báo biến động năng suất và xác định chu kỳ thu gom lá rụng hợp lý. Đặc điểm tích lũy và năng suất lá rụng dưới các trạng thái rừng còn ít được thực hiện ở Việt Nam. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu đặc điểm tích lũy và năng suất lá rụng dưới rừng trồng thông như một nguồn nguyên liệu mới để nâng cao thu nhập từ rừng tại Trung tâm Phát triển Lâm nghiệp Hà Nội, Thành phố Hà Nội. Đây là một phần kết quả của đề tài “Nghiên cứu phát triển công nghệ sử dụng thảm khô dưới rừng trồng Thông” do Sở Khoa học và Công nghệ TP. Hà Nội quản lý và ThS. Trần thị Trang làm chủ trì. II. VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng của nghiên cứu này là lớp lá rụng dưới rừng trồng Thông mã vĩ tại Trung tâm Phát triển Lâm nghiệp Hà Nội, Thành phố Hà Nội. Để nghiên cứu khối lượng lá rụng, đề tài lựa chọn 3 ô tiêu chuẩn điển hình của rừng thông ở khu vực nghiên cứu có tuổi 30 - 40 năm, phân bố trên sườn dốc, mật độ trung bình là 600 - 700 cây/ha, sinh trưởng tốt. Tại mỗi ô tiêu chuẩn đề tài chọn 3 điểm đại diện để điều tra lượng lá rụng. Thời gian điều tra lá rụng kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 năm 2015. Đây là thời kỳ điển hình cho thời tiết thuận lợi, sinh trưởng mạnh trong mùa hè đến thời tiết khô hanh, tình trạng sinh trưởng kém Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 50 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 trong mùa đông. Mỗi tháng đề tài chọn 3 ngày liên tiếp để thu thập lượng lá rụng. Tại mỗi điểm điều tra nhóm nghiên cứu căng một tấm lưới vuông, mỗi chiều 2 m sát mặt đất. Lượng lá rụng rơi vào lưới được thu gom và cân lúc 8h sáng hàng ngày, đồng thời tiến hành lấy mẫu xác định độ ẩm của chúng. Từ số liệu điều tra, nhóm nghiên cứu xác định lượng lá rụng trung bình hàng ngày, lượng lá rụng trung bình một tháng, lượng lá rụng cả năm. + Lượng lá rụng trung bình hàng ngày được tính bằng lượng lá rụng trung bình của các ngày trong cả thời kỳ thí nghiệm. + Lượng lá rụng trung bình hàng tháng được tính bằng lượng lá rụng trung bình các tháng trong cả thời kỳ thí nghiệm. + Lượng lá rụng cả năm được tính bằng 12 lần khối lượng lá rụng tháng trung bình. Để nghiên cứu tốc độ phân huỷ lá rụng nhóm nghiên cứu đã lấy các mẫu lá mới rụng vào những ngày đầu các tháng 5, 6, 7, 8. Mỗi tháng lấy 2 mẫu với khối lượng trung bình khoảng 200g. Chúng được sấy, cân để xác định khối lượng rồi đưa vào trong các túi lưới đặt trên mặt đất rừng. Hàng tháng sấy và cân để kiểm tra hao hụt khối lượng của các mẫu lá do phân hủy tự nhiên vào các ngày mồng 02 hàng tháng trong suốt thời gian thí nghiệm từ tháng 05 đến tháng 10. Tốc độ phân hủy của lá rụng trung bình một ngày giữa hai lần cân kiểm tra được xác định bằng cách chia tổng hao hụt khối lượng mẫu lá cho số ngày giữa hai lần cân. Phân tích liên hệ của mức hao hụt khối lượng mẫu lá trung bình 1 ngày với số ngày tính từ khi rụng sẽ cho công thức để xác định tốc độ phân hủy lá rụng hàng ngày, hàng tháng và hàng năm. Để xác định khối lượng tối đa của lá rụng dưới rừng đề tài xây dựng đường cong tích lũy sinh khối lá rụng. Đây là đường biểu diễn biến đổi của khối lượng lá rụng dưới rừng theo thời gian. Nó được xác định theo cân bằng giữa tổng khối lượng lá rụng bổ sung liên tục theo thời gian và khối lượng lá rụng bị phân hủy. Khối lượng lá rụng tối đa tích lũy trên mặt đất được xác định theo đường cong sinh khối lá rụng tại thời điểm mà khối lượng lá rụng năm sau tăng lên so với năm trước không quá 5%. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, THẢO LUẬN 3.1. Khối lượng lá rụng của rừng thông 3.1.1. Khối lượng lá rụng hàng ngày Số liệu điều tra lượng lá rụng tính trung bình cho một mét vuông một ngày được ghi trong bảng 1. Bảng 1. Lượng lá rụng hàng ngày ở các điểm điều tra Đơn vị tính: gam/m2/ngày Ngày OTC1 OTC2 OTC3 Điểm 1 Điểm 2 Điểm 3 Điểm 1 Điểm 2 Điểm 3 Điểm 1 Điểm 2 Điểm 3 01/05/2015 2,6 2,5 2,7 2,6 2,7 2,9 2,7 3,1 2,3 02/05/2015 2,1 2,2 2,5 2,5 3,1 3,0 2,4 3,0 2,5 03/05/2015 2,0 2,2 2,2 3,0 2,8 2,7 2,9 2,6 2,7 01/06/2015 2,1 2,5 2,3 2,8 2,7 2,9 2,2 2,3 2,6 02/06/2015 2,5 1,9 1,9 3,0 3,0 2,8 2,6 2,3 2,6 03/06/2015 2,3 2,4 2,6 2,3 2,5 2,4 2,6 2,3 2,6 01/07/2015 2,5 1,9 2,0 2,8 2,4 2,3 2,7 2,3 2,3 02/07/2015 2,5 2,1 1,9 2,5 2,5 2,3 2,7 2,8 2,2 03/07/2015 2,1 2,4 2,1 2,8 2,8 2,9 2,8 2,8 2,2 01/08/2015 2,3 2,4 2,5 2,3 2,4 2,6 2,3 2,5 2,8 02/08/2015 2,5 1,8 2,1 2,9 2,7 2,5 2,8 2,5 2,7 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 51TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Ngày OTC1 OTC2 OTC3 Điểm 1 Điểm 2 Điểm 3 Điểm 1 Điểm 2 Điểm 3 Điểm 1 Điểm 2 Điểm 3 03/08/2015 2,2 2,4 2,4 2,3 3,0 2,9 2,3 2,4 2,1 01/09/2015 2,0 2,3 2,1 2,7 2,7 2,8 2,1 2,4 2,5 02/09/2015 2,1 2,3 2,3 2,6 2,6 2,7 2,3 2,1 2,4 03/09/2015 2,1 2,2 1,6 2,1 2,5 2,6 2,0 2,7 2,0 01/10/2015 1,7 1,9 2,0 2,0 2,4 2,5 2,3 2,7 2,1 02/10/2015 1,8 2,1 2,1 2,6 2,2 2,1 2,0 2,4 2,7 03/10/2015 2,1 2,3 2,3 2,7 2,3 2,1 2,5 2,1 2,4 TB 2,2 2,2 2,2 2,6 2,6 2,6 2,5 2,5 2,4 Max 2,6 2,5 2,7 3,0 3,1 3,0 2,9 3,1 2,8 Min 1,7 1,8 1,6 2,0 2,2 2,1 2,0 2,1 2,0 Số liệu cho thấy lượng lá rụng trung bình của rừng thông khoảng 2,2 đến 2,6 gam/m2/ngày. Lượng lá rụng lớn nhất là 3,1 gam/m2/ngày, nhỏ nhất là 1,6 gam/m2/ngày. Nhìn chung, sự khác biệt giữa các ô tiêu chuẩn không lớn. Từ số liệu ở bảng trên, nhóm nghiên cứu đã tính trung bình cho các ngày trong tháng của từng ô tiêu chuẩn, số liệu được ghi trong bảng 2. Bảng 2. Lượng lá rụng hàng ngày ở các ô tiêu chuẩn Đơn vị tính: gam/m2/ngày Tháng OTC1 OTC2 OTC3 TB 5 2,3 2,8 2,7 2,61 6 2,3 2,7 2,5 2,48 7 2,2 2,6 2,5 2,43 8 2,3 2,6 2,5 2,47 9 2,1 2,6 2,3 2,33 10 2,0 2,3 2,4 2,24 TB 2,20 2,61 2,47 2,43 - Trung bình một ngày mùa hè lượng lá rụng ở mức trung bình là 2,4 đến khoảng 2,6 gam/m2/ngày, hay 24 đến 26 kg/ha/ngày. Trong các tháng mùa đông lượng lá rụng khoảng xấp xỉ 2,24 - 2,33 kg/ha/ngày. Tính trung bình cả năm, lượng lá rụng dao động khoảng 2,20 đến 2,61 gam/m2/ngày, trung bình là 2,43 gam/m2/ngày, tương đương 8852 kg/ha/năm. - Lượng lá rụng hàng ngày có xu hướng tăng lên trong những tháng hè và giảm đi vào những tháng mùa đông. Xu hướng này được thể hiện ở hình 1. Hình 1. Biến đổi của lượng lá rụng hàng ngày theo thời gian trong năm Căn cứ vào số liệu thực nghiệm có thể xây dựng mô hình biến động của khối lượng lá rụng ở các tháng theo hàm sin như sau. Mlangay = SIN((8-thang)*3.1416/(12/2))*0.2+2.4 Trong đó: Mlangay là lượng lá rụng trung bình ngày trong tháng, thang là số tháng trong năm, 12 là độ dài chu kỳ tuần hoàn, 0.2 là một nửa của biên độ dao động trong năm của khối lượng lá rụng hàng ngày, 2.4 là lượng lá rụng trung bình ngày tính bằng gam/m2/ngày. Theo công thức trên có thể xác định được lượng lá rụng trung bình của các tháng trong năm. Số liệu và hình ảnh về biến động của khối lượng lá rụng hàng ngày theo các tháng trong năm như bảng 3. Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 52 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Bảng 3. Biến động của lượng lá rụng của từng tháng Đơn vị tính: gam/m2/ngày Tháng Khối lượng lá rụng thực tế Khối lượng lá rụng ước lượng theo hàm sin 1 2,30 2 2,40 3 2,50 4 2,57 5 2,6 2,60 6 2,5 2,57 7 2,4 2,50 8 2,5 2,40 9 2,3 2,30 10 2,2 2,23 11 2,20 12 2,23 Hình 2. Biến động của khối lượng lá rụng dưới rừng thông Khối lượng lá rụng ước lượng theo hàm sin tương đối phù hợp với khối lượng lá rụng thực tế. Mức liên hệ khá chặt chẽ, R> 0.9. Hình 3. Liên hệ của khối lượng lá rụng thực tế với khối lượng lá rụng ước lượng theo hàm sin 3.1.2. Lượng lá rụng hàng tháng Căn cứ vào khối lượng lá rụng hàng ngày có thể xác định được khối lượng lá rụng hàng tháng bằng công thức: Mlathang = Mlangay * 30*10000/1000 Trong đó: Mlathang là Lượng lá rụng hàng tháng tính theo đơn vị kg/ha/tháng. Mlangay là lượng lá rụng hàng ngày tính theo đơn vị gam/m2/ngày. 30 là số ngày của một tháng, 10000 là số mét vuông của một hecta, 1000 là hệ số quy đổi từ gam ra kilogam. Số liệu ước lượng khối lượng lá rụng các tháng được ghi trong bảng 4. Bảng 4. Khối lượng lá rụng các tháng dưới rừng thông Tháng Mlangay (gam/m2/ngày) Mlathang (kg/ha/tháng) 1 2,3 690 2 2,4 720 3 2,5 750 4 2,57 772 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 53TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Tháng Mlangay (gam/m2/ngày) Mlathang (kg/ha/tháng) 5 2,6 780 6 2,57 772 7 2,5 750 8 2,4 720 9 2,3 690 10 2,23 668 11 2,2 660 12 2,23 668 Tổng 8640 Số liệu cho thấy lượng lá rụng hàng tháng theo ước lượng sẽ có giá trị nhỏ nhất vào tháng 11 và 12, khoảng 670 kg/ha/tháng. Đây là thời điểm sinh trưởng của thông ở mức thấp nhất. Khối lượng lá rụng lớn nhất vào tháng 4, 5, 6. Đây là thời kỳ thông sinh trưởng mạnh, có sự thay lá mới hàng năm, lượng lá rụng xấp xỉ 770 kg/ha/tháng. Tổng lượng lá rụng một năm khoảng 8640 kg/ha, trên 8,6 tấn/ha. Phân bố lượng lá rụng theo các tháng trong năm được thể hiện ở hình 4. Hình 4. Khối lượng lá rụng các tháng dưới rừng thông Có thể nhận thấy sự dao động của khối lượng lá rụng giữa các tháng không lớn, chênh lệch giữa các tháng thấp và tháng cao nhất là 120 kg/ha/tháng. 3.1.3. Lượng lá rụng hàng năm Tổng lượng lá rụng hàng năm năm được xác định bằng tổng lượng lá rụng các tháng. Như vậy, tổng lượng lá rụng hàng năm được ước lượng là 8640 kg/ha/năm. Có thể ước lượng tổng lượng lá rụng của 3000 ha rừng thông ở Sóc Sơn MMla như sau: MMla = 3000 ha * 8640 kg/ha = 25920000 kg = 25920 tấn Đây là lượng sinh khối rất lớn từ rừng thông có thể khai thác làm nguyên liệu, nhiên liệu phục vụ sản xuất và đời sống. 3.2. Tốc độ phân huỷ lá rụng dưới rừng thông 3.2.1. Tốc độ phân huỷ hàng ngày Tốc độ phân huỷ của lá rụng được phân tích theo số liệu điều tra về hao hụt khối lượng các mẫu lá theo thời gian. Kết quả điều tra khối lượng mẫu lá được ghi trong bảng 5. Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 54 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Bảng 5. Khối lượng mẫu lá rụng biến đổi theo thời gian TT Lần lấy mẫu Ngày lấy mẫu Số hiệu mẫu Khối lượng ở các đợt cân (g) Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 4 Đợt 5 Đợt 6 1 1 2/5/2015 THMVL11 241,0 225,8 215,7 207,2 199,1 193,1 2 1 2/5/2015 THMVL12 146,5 132,7 124,3 116,0 108,2 103,8 Tổng 2 mẫu đợt 1 (TM1) 387,5 358,5 340,0 323,2 307,3 296,9 3 2 2/6/2015 THMVL21 153,5 140,2 134,8 123,1 121,7 4 2 2/6/2015 THMVL22 196,5 187,0 177,2 170,0 163,0 Tổng 2 mẫu đợt 2 (TM2) 350,0 327,2 312 293,1 284,7 5 3 2/7/2015 THMVL31 195,0 183,4 173,5 166,2 6 3 2/7/2015 THMVL32 134,2 126,5 120,6 114,2 Tổng 2 mẫu đợt 3 (TM3) 329,2 309,9 294,1 280,4 7 4 2/8/2015 THMVL41 178,7 166,2 159,8 8 4 2/8/2015 THMVL42 172,0 162,7 154,5 Tổng 2 mẫu đợt 4 (TM4) 350,7 328,9 314,3 Kết quả phân tích biến đổi của khối lượng các mẫu lá dưới rừng cho thấy, khối lượng mẫu lá rụng giảm liên tục theo thời gian. Hình ảnh biến đổi của các mẫu lá được thể hiện ở hình 5. Hình 5. Suy giảm khối lượng các mẫu lá rụng theo thời gian Mức giảm khối lượng các mẫu lá rụng của các loài không giống nhau. Các đường biểu diễn mức giảm khối lượng của mẫu lá Thông mã vĩ là thoải. Sự biến đổi chậm của khối lượng mẫu lá theo thời gian chứng tỏ chúng bị phân huỷ chậm. Để dự báo biến động khối lượng lá rụng dưới rừng đề tài đã phân tích đặc điểm suy giảm khối lượng mẫu lá theo thời gian, trong đó nhóm nghiên cứu đã gộp khối lượng của các mẫu lá cùng thời điểm lấy mẫu cùng thời điểm thành 4 mẫu ghép. Bảng 6. Khối lượng mẫu lá rụng thông mã vĩ trong thời gian điều tra Ngày điều tra Số ngày từ đầu nghiệm (ngày) Tổng khối lượng mẫu (g) Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 4 2/5/2015 1 387,5 2/6/2015 32 358,5 350,0 2/7/2015 62 340,0 327,2 329,2 2/8/2015 93 323,2 312,0 309,9 350,7 2/9/2015 124 307,3 293,1 294,1 328,9 2/10/2015 154 296,9 284,7 280,4 314,3 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 55TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Theo số liệu bảng 6, nhìn chung, khối lượng của lá rụng Thông mã vĩ có xu hướng giảm theo thời gian ở cả 4 đợt lấy mẫu. Hình dưới đây mô tả sự suy giảm khối lượng các mẫu lá rụng Thông mã vĩ theo thời gian. Có thể thấy xu hướng giảm khối lượng của các mẫu lá rụng trong cả 4 đợt khá giống nhau (hình 6). Hình 6. Biến đổi khối lượng các mẫu Thông mã vĩ theo thời gian Theo như kết quả phân tích, khối lượng mẫu lá rụng Thông mã vĩ liên tục giảm theo thời gian. Mức độ liên hệ giữa khối lượng mẫu lá rụng Thông mã vĩ với thời gian tương đối chặt. Các hình dưới đây sẽ minh họa hình ảnh phân bố các điểm trên biểu đồ và các phương trình liên hệ giữa khối lượng mẫu lá Thông mã vĩ với thời gian rụng. Hình 7. Liên hệ của khối lượng mẫu lá Thông mã vĩ thứ nhất lấy đợt 1 với thời gian rụng Hình 8. Liên hệ của khối lượng mẫu lá Thông mã vĩ thứ hai lấy đợt 1 với thời gian rụng Hình 9. Liên hệ của tổng khối lượng hai mẫu lá Thông mã vĩ đợt 1 với thời gian rụng Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 56 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Phân tích hình ảnh phân bố các điểm và phương trình ở các hình trên, cho thấy mối liên hệ giữa khối lượng các mẫu lá rụng với thời gian rụng cũng rất chặt chẽ. Hệ số của các phương trình và hệ số tương quan ở các trường hợp tương đối đồng đều nhau, sự chênh lệch nhỏ có thể do sự khác biệt về thời tiết trong những lần lấy mẫu khác nhau gây ra. Để phân tích đặc điểm giảm khối lượng của mẫu lá rụng theo thời gian, đề tài đã thống kê mức giảm khối lượng của các mẫu lá Thông mã vĩ trung bình 1 ngày (ΔM,%) và số ngày từ lúc rụng, số liệu được ghi ở bảng 7. Bảng 7. Mức giảm khối lượng lá rụng do phân hủy tự nhiên dưới rừng Ngày Tên mẫu Khối lượng (gam) Số ngày từ khi lá rụng Số ngày từ khi lá rụng TB giữa 2 đợt cân Mức giảm khối lượng của mẫu lá rụng (ΔM,%) 2/5/2015 Mẫu đợt 1 387,5 0,0 15,5 0,241 2/6/2015 Mẫu đợt 1 358,5 31,0 46,0 0,172 2/7/2015 Mẫu đợt 1 340,0 61,0 76,5 0,159 2/8/2015 Mẫu đợt 1 323,2 92,0 107,5 0,159 2/9/2015 Mẫu đợt 1 307,3 123,0 138,0 0,113 2/10/2015 Mẫu đợt 1 296,9 153,0 2/6/2015 Mẫu đợt 2 350,0 0,0 15,0 0,217 2/7/2015 Mẫu đợt 2 327,2 30,0 45,5 0,150 2/8/2015 Mẫu đợt 2 312,0 61,0 76,5 0,195 2/9/2015 Mẫu đợt 2 293,1 92,0 107,0 0,096 2/10/2015 Mẫu đợt 2 284,7 122,0 2/7/2015 Mẫu đợt 3 329,2 0,0 15,5 0,189 2/8/2015 Mẫu đợt 3 309,9 31,0 46,5 0,164 2/9/2015 Mẫu đợt 3 294,1 62,0 77,0 0,155 2/10/2015 Mẫu đợt 3 280,4 92,0 2/8/2015 Mẫu đợt 4 350,7 0,0 15,5 0,201 2/9/2015 Mẫu đợt 4 328,9 31,0 46,0 0,148 2/10/2015 Mẫu đợt 4 314,3 61,0 Phương trình thực nghiệm liên hệ giữa mức giảm khối lượng lá rụng trung bình ngày (ΔM,%) với số ngày trung bình từ lúc rụng tương đối chặt, phương trình liên hệ như sau: ΔM = 0,4075* exp(n^-0,238), R2 = 0,59 Hình 10. Mức giảm tỷ lệ phần trăm khối lượng lá rụng sau khi rụng theo ngày Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 57TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Căn cứ vào phương trình liên hệ của mức giảm khối lượng mẫu lá rụng trung bình hàng ngày tính theo phần trăm có thể xác định được mức giảm khối lượng lá rụng trung bình hàng tháng và năm. Công thức tính tỷ lệ % khối lượng lá rụng còn lại theo thời gian như sau. Mn% = Mn%d - Mn%d *(d)*( 0.4075* exp(n^-0.238))/100 Trong đó: Mn% là tỷ lệ phần trăm khối lượng mẫu lá còn lại ngày thứ n, Mn%d là tỷ lệ phần trăm khối lượng mẫu lá còn lại vào ngày n-d, n là số ngày từ lúc lá rụng, d là số ngày từ lúc khối lượng mẫu lá còn lại là Mn%d. 3.2.2. Tốc độ phân huỷ lá rụng hàng năm Căn cứ vào công thức xác định mức giảm khối lượng lá rụng hàng ngày có thể xây dựng được bảng tra mức giảm khối lượng của mẫu lá theo số ngày từ lúc rụng, số liệu ghi trong bảng 8. Bảng 8. Bảng tra khối lượng lá rụng còn lại theo số ngày sau khi rụng Số ngày sau khi rụng Tỷ lệ % còn lại Số ngày sau khi rụng Tỷ lệ % còn lại Số ngày sau khi rụng Tỷ lệ % còn lại Số ngày sau khi rụng Tỷ lệ % còn lại 0 100,0 410 60,4 820 42,3 1230 30,9 10 97,7 420 59,8 830 42,0 1240 30,7 20 95,7 430 59,3 840 41,6 1250 30,4 30 94,0 440 58,7 850 41,3 1260 30,2 40 92,5 450 58,1 860 40,9 1270 30,0 50 91,0 460 57,6 870 40,6 1280 29,8 60 89,6 470 57,1 880 40,3 1290 29,6 70 88,3 480 56,5 890 40,0 1300 29,3 80 87,0 490 56,0 900 39,6 1310 29,1 90 85,8 500 55,5 910 39,3 1320 28,9 100 84,7 510 55,0 920 39,0 1330 28,7 110 83,6 520 54,5 930 38,7 1340 28,5 120 82,5 530 54,0 940 38,4 1350 28,3 130 81,4 540 53,5 950 38,1 1360 28,1 140 80,4 550 53,0 960 37,8 1370 27,9 150 79,5 560 52,6 970 37,5 1380 27,7 160 78,5 570 52,1 980 37,2 1390 27,5 170 77,6 580 51,6 990 36,9 1400 27,3 180 76,7 590 51,2 1000 36,6 1410 27,1 190 75,8 600 50,7 1010 36,4 1420 26,9 200 74,9 610 50,3 1020 36,1 1430 26,7 210 74,1 620 49,8 1030 35,8 1440 26,5 220 73,2 630 49,4 1040 35,5 1450 26,3 230 72,4 640 49,0 1050 35,2 1460 26,1 240 71,6 650 48,6 1060 35,0 1470 26,0 250 70,9 660 48,1 1070 34,7 1480 25,8 260 70,1 670 47,7 1080 34,4 1490 25,6 270 69,4 680 47,3 1090 34,2 1500 25,4 280 68,6 690 46,9 1100 33,9 1510 25,2 290 67,9 700 46,5 1110 33,7 1520 25,1 300 67,2 710 46,1 1120 33,4 1530 24,9 310 66,5 720 45,7 1130 33,2 1540 24,7 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 58 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Số ngày sau khi rụng Tỷ lệ % còn lại Số ngày sau khi rụng Tỷ lệ % còn lại Số ngày sau khi rụng Tỷ lệ % còn lại Số ngày sau khi rụng Tỷ lệ % còn lại 320 65,8 730 45,4 1140 32,9 1550 24,5 330 65,2 740 45,0 1150 32,7 1560 24,4 340 64,5 750 44,6 1160 32,4 1570 24,2 350 63,9 760 44,2 1170 32,2 1580 24,0 360 63,2 770 43,9 1180 31,9 1590 23,8 370 62,6 780 43,5 1190 31,7 1600 23,7 380 62,0 790 43,1 1200 31,5 1610 23,5 390 61,4 800 42,8 1210 31,2 1620 23,4 400 60,8 810 42,4 1220 31,0 1630 23,2 Số liệu cho thấy biến đổi khối lượng lá rụng giảm theo thời gian do quá trình phân hủy tự nhiên. Sau khoảng 5 năm thì tỷ lệ phần trăm lá rụng còn khoảng trên dưới 20% so với khối lượng lúc mới rơi. Mức giảm của khối lượng lá rụng được minh họa ở hình 11. Hình 11. Biến đổi tỷ lệ phần trăm khối lượng lá rụng theo thời gian Bảng 9. Khối lượng lá rụng còn lại sau phân hủy theo thời gian Số năm Tỷ lệ phần trăm lá rụng còn lại (%) Khối lượng lá rụng còn lại (kg/ha) 1 66,6 5757 2 47,9 4134 3 34,4 2969 4 24,7 2133 5 17,7 1532 6 12,7 1100 7 9,1 790 8 6,6 567 9 4,7 408 10 2,5 216 Số liệu bảng 9 cho thấy xu hướng chung của biến động khối lượng lá rụng là giảm dần theo thời gian, những năm đầu tốc độ phân hủy nhanh hơn, sau đó chậm dần. Theo phương trình thực nghiệm có thể xác định được tỷ lệ % và khối lượng lá rụng còn lại sau các năm tại bảng 9. Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 59TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Như vậy, sau năm đầu tiên khối lượng lá còn khoảng 66%, sau năm thứ 2 còn khoảng 47%, sau năm thứ 3 còn khoảng 34%, sau năm thứ 4 còn khoảng 24%, sau năm thứ 5 còn khoảng 17%, sau năm khoảng 10 năm thì lá rụng chỉ còn ở mức một vài phần trăm, có thể xem như đã bị phân huỷ hết. 3.3. Đường cong sinh khối và ngưỡng tối đa của lá rụng dưới rừng thông Căn cứ vào kết quả phân tích tốc độ phân huỷ vật rơi rụng dưới rừng thông có thể xác định được tổng lượng vật rụng qua các năm. Số liệu tích toán lượng lá rụng với giả thiết trước đó đã được thu dọn hoặc đốt cháy hết 100% ghi trong bảng 10. Bảng 10. Khối lượng lá rụng tích lũy theo thời gian dưới rừng thông (kg/ha) Hạng mục Các năm tích lũy và bổ sung lá rụng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Lượng lá rụng của năm 1 5757 4134 2969 2133 1532 1100 790 567 408 293 Lượng lá rụng của năm 2 5757 4134 2969 2133 1532 1100 790 567 408 Lượng lá rụng của năm 3 5757 4134 2969 2133 1532 1100 790 567 Lượng lá rụng của năm 4 5757 4134 2969 2133 1532 1100 790 Lượng lá rụng của năm 5 5757 4134 2969 2133 1532 1100 Lượng lá rụng của năm 6 5757 4134 2969 2133 1532 Lượng lá rụng của năm 7 5757 4134 2969 2133 Lượng lá rụng của năm 8 5757 4134 2969 Lượng lá rụng của năm 9 5757 4134 Lượng lá rụng của năm 10 5757 Tổng lượng lá rụng 5757 9891 12861 14993 16525 17625 18415 18982 19390 19683 Quá trình tích luỹ lá rụngở một hecta rừng Thông mã vĩ được thể hiện trên đường cong sinh khối lá rụng ở hình 12. Hình 12. Đường cong tích lũy lá rụng dưới rừng Thông mã vĩ Số liệu cho thấy với mức rơi rụng như hiện nay khoảng 8600kg/ha/năm thì lượng lá rụng tồn đọng của Thông mã vĩ sang năm thứ 3 sẽ tăng lên ở mức trên 10000 kg/ha, đến năm thứ 4 thì xấp xỉ 15000 kg/ha. Đây là mức nguy hiểm với cháy rừng và cần có các biện pháp quản lý đểgiảm thiểu nguy cơ cháy rừng. Số liệu và biểu đồ cũng cho thấy khối lượng lá rụng tích lũy dưới rừng thông tăng lên dần theo thời gian sau đó đạt mức tối đa và ổn định từ năm thứ 10 trở lên, khoảng 20000kg/ha. Khi đó lượng lá rụng bổ sung cân bằng với lượng lá rụng bị phân hủy hàng năm. Tuy nhiên, trên quan điểm khai thác lá rụng làm nguyên liệu hoặc nhiên liệu thì năng suất tích lũy lá rụng khi cân bằng giữa lượng lá rụng với lượng lá bị phân hủy thì năng suất sẽ xấp xỉ không. Vì vậy, để nghiên cứu năng suất tối đa nhóm nghiên cứu đã xác định năng suất bình quân của lá rụng theo thời gian, số liệu được thể hiện ở bảng 11 và hình 13. Bảng 11. Năng suất lá rụng trung bình năm theo thời gian tích lũy Năm tích lũy 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tổng lượng tích lũy (kg/ha) 5757 9891 12861 14993 16525 17625 18415 18982 19390 19683 Năng suất (kg/ha/năm) 5757 4946 4287 3748 3305 2938 2631 2373 2154 1968 Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 60 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Hình 13. Biến đổi của năng suất lá rụng dưới rừng thông Số liệu cho thấy năng suất lá rụng giảm dần theo số năm tích lũy. Sau năm thứ nhất năng suất lá rụng là trên 5 tấn một hecta một năm, nhưng đến năm thứ 10 thì năng suất chỉ còn xấp xỉ 2 tấn một hecta một năm. Phân tích biến động của năng suất và sản lượng lá rụng, xem xét đến yêu cầu quản lý vật liệu trong phòng cháy chữa cháy rừng, yêu cầu duy trì lớp lá rụng để bảo vệ đất và yêu cầu của năng suất thu gom lá rụng, nhóm nghiên cứu đề xuất nên thu gom lá rụng vào năm thứ 4. Ở thời điểm này năng suất lá rụng khá cao, trung bình gần 4 tấn trên một hecta một năm, sản lượng lá rụng ở mức xấp xỉ 14 tấn một hecta đáp ứng yêu cầu hiệu quả của hoạt động thu gom lá rụng, đồng thời vừa kịp để khối lượng lá rụng dưới rừng không quá lớn gây nguy hiểm với cháy rừng. IV. KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận Lượng lá rụng trung bình của rừng thông khoảng 2,2 đến 2,6 gam/m2/ngày, lớn nhất là 3,1 gam/m2/ngày, nhỏ nhất là 1,6 gam/m2/ngày. Lượng lá rụng hàng tháng có giá trị nhỏ nhất vào tháng 11 và 12, khoảng 670 kg/ha/tháng, lớn nhất vào tháng 4, 5, 6, xấp xỉ 770 kg/ha/tháng, lượng lá rụng hàng năm trung bình khoảng 8640 kg/ha/năm. Khối lượng lá rụng bị phân hủy và giảm theo thời gian, sau năm đầu tiên còn khoảng 66%, năm thứ 2 còn khoảng 47%, năm thứ 3 còn khoảng 34%, năm thứ 4 còn khoảng 24%, sau năm thứ 5 còn khoảng 17%, sau năm khoảng 10 năm thì lá rụng chỉ còn ở mức một vài phần trăm, có thể xem như đã bị phân huỷ hết. Lượng lá rụng tích lũy dưới rừng thông tăng lên dần theo thời gian sau đó đạt mức tối đa và ổn định từ năm thứ 10 trở lên, khoảng 20000kg/ha. Tuy nhiên, năng suất lá rụng giảm dần theo số năm tích lũy, sau năm thứ nhất năng suất lá rụng là trên 5 tấn một hecta một năm, nhưng đến năm thứ 10 thì năng suất chỉ còn xấp xỉ 2 tấn một hecta một năm. Thời điểm thu gom lá rụng vào năm thứ 4 là thích hợp nhất. Ở thời điểm này năng suất lá rụng khá cao, trung bình gần 4 tấn trên một hecta một năm, sản lượng lá rụng ở mức xấp xỉ 14 tấn một hecta vừa đảm bảo năng suất của hoạt động thu gom, vừa kịp thời để khối lượng lá rụng không quá lớn gây nguy hiểm với cháy rừng. 4.2. Tồn tại và kiến nghị Đề tài chưa có điều kiện điều tra lượng lá rụng của tất cả các tháng trong năm nên có thể dẫn đến những sai số nhất định khi tính toán năng suất và sản lượng lá rụng. Đề tài cũng chưa có điều kiện để nghiên cứu đặc điểm biến đổi tính chất của lá rụng, nên chưa tư vấn được thời thu gom lá thông đảm bảo có đặc điểm thích hợp nhất với những mục tiêu sử dụng khác nhau. Nhóm nghiên cứu kiến nghị tiếp tục nghiên Quản lý Tài nguyên rừng & Môi trường 61TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 cứu về biến động và năng suất lá rụng dưới rừng thông cũng như những loại rừng trồng khác, nhất là các rừng dễ cháy để có căn cứ khoa học quản lý hiệu ích lá rụng dưới rừng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bray R. and Gorham E, 1964. Litter production in the forests of the world. Adv.Ecol. Res. 2: 101 -107. 2. Vương Văn Quỳnh và các cộng sự, 2005. Nghiên cứu xây dựng các giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U Minh và Tây Nguyên. Đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nước, mã số KC.08.24.2005. 3. Vương Văn Quỳnh, Trần Thị Trang và cộng sự, 2012. Nghiên cứu các giải pháp phòng cháy, chữa cháy rừng cho các trạng thái rừng ở Thành phố Hà Nội. Báo cáo Khoa học Công nghệ, Sở Khoa học và Công nghệ Hà Nội. PRODUCTIVITY OF FALLEN LEAVES IN THE PINE PLANTATION IN HANOI FORESTRY DEVELOPMENT CENTER, HANOI CITY Vuong Thi Ha1, Tran Thi Trang2, Vuong Van Quynh3 1,2,3Vietnam National University of Forestry SUMMARY This paper presents the results of the research on the process of accumulation and productivity of fallen leaves in the pine plantation (Pinus massonianaLamb) of the Hanoi Forestry development center. Based on that, the research group conducted prediction of yield and production of leaf litter, recommended cycle for collecting fallen leaves with high productivity while maintaining the ecological role of them and minimize the risk of forest fires. The research results showed that the average volume of fallen leaves in the pine plantation was about 24 to 26 kg/ha/day, equivalent to 8640 kg/ha year. Decomposition process makes weight of fallen leaves reduce and it remains about 5760 kg/ha. Due to continuous supplement, the volume of leaf litter under the forest increased over time, until about the 6th year, the amount of fallen leaves and decomposition of leaves were similar, the volume of leaf litter step by step becomes stable, averaged about 20000 kg/ha. However, to obtain high yields of fallen leaves volume while maintaining their role of mineral nutrient supplement and soil moisture retention, and maintain their volume below 10 tonnes/ha in order to reduce the risk of forest fires, we had to collect leaf litter with one time per 4 years. Thus, the productivity of leaf litter reached nearly 4 tons/ha/year, the production of collected leaf litter was about 15000kg/ha while maintaining the ecological role of fallen leaves and reducing the risk of forest fires. Keywords: Productivity of fallen leaves, leaf litter decomposition, the ecological role of fallen leaves, harvest the fallen leaves, reducing the risk of forest fires, pine plantation. Người phản biện : PGS.TS. Bế Minh Châu Ngày nhận bài : 08/11/2016 Ngày phản biện : 15/11/2016 Ngày quyết định đăng : 25/11/2016