Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Đặc điểm cấu trúc loài cây gỗ trên hai trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh ở VQG Cúc Phương, Ninh Bình

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là xác định tổ thành, mật độ loài cây, phân bố N/D, đa dạng sinh học, Quan hệ không gian cùng loài và khác loài, phân tích và so sánh các ch số thống kê về cấu trúc rừng để đánh giá ảnh hƣởng của xáo trộn rừng đến cấu trúc của rừng; đề xuất giải pháp phục hồi, quản lý và phát triển tài nguyên rừng một cách bền vững.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Đặc điểm cấu trúc loài cây gỗ trên hai trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh ở VQG Cúc Phương, Ninh Bình

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam kết đây là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu trong luận văn đều là trung thực và chƣa công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào khác. Tác giả Bùi Văn Thoại
ii LỜI CẢM ƠN Trải qua hai năm học tập tại trƣờng Đại học Lâm nghiệp, khóa học cao học K23A Lâm học (2015 – 2017) đã bƣớc vào giai đoạn kết thúc. Trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học Lâm nghiệp, tôi luôn nhận đƣợc sự động viên và giúp đỡ nhiệt tình của nhà trƣờng, các thầy, cô giáo, các cơ quan, bạn bè đồng nghiệp. Nhân dịp này, tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo TS. Nguyễn Hồng Hải, ngƣời đã trực tiếp tận tình hƣớng dẫn, dìu dắt và giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Lâm nghiệp, Phòng đào tạo Sau đại học. Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo, cán bộ công chức của Vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng và toàn thể bạn bè, đồng nghiệp, giúp thu thập số liệu và tham gia nhiều ý kiến quý báu góp phần đáng kể cho luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các học viên lớp cao học Lâm học 23A đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trƣờng cũng nhƣ thực tập tốt nghiệp. Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, những ngƣời luôn sát cánh và động viên, giúp đỡ tôi về mọi mặt trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Mặc dù đã rất cố gắng nhƣng trong khuôn khổ thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy giáo, cô giáo, các nhà khoa học và các bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn. Tác giả Bùi Văn Thoại
iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ v DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................... vii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 2 1.1. Trên thế giới ............................................................................................... 2 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng ................................................................... 2 1.1.2. Nghiên cứu quan hệ không gian của cây rừng ........................................ 3 1.2. Ở Việt Nam ................................................................................................ 5 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng ................................................................... 5 1.2.2. Nghiên cứu quan hệ không gian của cây rừng ........................................ 8 Chƣơng 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 10 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 10 2.2 Giới hạn nghiên cứu .................................................................................. 10 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 10 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 11 2.4.1. Kế thừa tài liệu ...................................................................................... 11 2.4.2. Điều tra ngoại nghiệp ............................................................................ 11 2.4.3. Nội nghiệp ............................................................................................. 12 Chƣơng 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 17
iv 3.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................... 17 3.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................ 17 3.1.2. Địa hình ................................................................................................. 17 3.1.3. Đất đai ................................................................................................... 18 3.1.4. Khí hậu, thủy văn .................................................................................. 18 3.2. Đặc điểm tài nguyên rừng ........................................................................ 22 3.2.1. Tài nguyên thực vật rừng ...................................................................... 22 3.2.2. Tài nguyên động vật rừng ..................................................................... 23 3.3. Điều kiện kinh tế - xã hội ......................................................................... 24 3.3.1. Dân số, lao động .................................................................................... 24 3.3.2. Kinh tế, xã hội ....................................................................................... 24 Chƣơng 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 26 4.1. Đặc điểm loài cây gỗ ................................................................................ 26 4.1.1 Mật độ, tổ thành của loài cây gỗ ............................................................ 26 4.1.2 Phân bố số cây theo đƣờng kính N/D .................................................... 29 4.2. Tính đa dạng loài cây gỗ .......................................................................... 30 4.2.1. Tính đa dạng loài ................................................................................... 30 4.3. Quan hệ không gian cùng loài và khác loài của loài cây chiếm ƣu thế ... 32 4.3.1 Quan hệ cùng loài của các loài cây chiếm ƣu thế .................................. 34 4.3.2 Quan hệ khác loài của các loài cây chiếm ƣu thế .................................. 39 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ....................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nội dung CTTT Công thức tổ thành DBH Đƣờng kính ngang ngực ở chiều cao 1.3 m so với mặt đất OTC Ô tiêu chuẩn g(r) Hàm tƣơng quan theo cặp g11(r) Hàm tƣơng quan theo cặp một biến số g12(r) Hàm tƣơng quan theo cặp hai biến số K(r) Hàm Ripley’s K L(r) Hàm L L11(r) Hàm L một biến số CSR Complete Spatial Randomness (hoàn toàn ngẫu nhiên không gian) IVI Important Value Index ( Ch số quan trọng) VQG Vƣờn Quốc Gia
vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 3.1 Các ch tiêu khí hậu cơ bản khu vực VQG Cúc Phƣơng 20 3.2 Số lƣợng Taxon về thực vật bậc cao ở Cúc Phƣơng 22 4.1 Đặc trƣng mật độ, tổ thành của 3 OTC 27 4.2 Tổng hợp quan hệ không gian của các loài cây ƣu thế trong 41 OTC 1 4.3 Tổng hợp quan hệ không gian của các loài cây ƣu thế trong 44 OTC 2 4.4 Tổng hợp quan hệ không gian của các loài cây ƣu thế trong 46 OTC 3
vii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 3.1 Bản đồ Vƣờn quốc gia Cúc phƣơng và khu vực nghiên cứu 17 3.2 Biểu đồ khí hậu Gaussen Walter khu vực VQG Cúc Phƣơng 21 4.1 Phân bố số cây theo cấp đƣờng kính ở 03 OTC nghiên cứu 29 4.2 Phân bố của các cá thể cây trong 03 OTC nghiên cứu 33 Phân bố không gian của các loài cây rừng chiếm ƣu thế ở 4.3 OTC 1 đƣợc biểu diễn bởi hàm g11(r) với mô hình không là 34 CSR. Phân bố không gian của các loài cây rừng chiếm ƣu thế ở 4.4 OTC 2 đƣợc biểu diễn bởi hàm g11(r) với mô hình không là 36 CSR. Phân bố không gian của các loài cây rừng chiếm ƣu thế ở 4.5 OTC 3 đƣợc biểu diễn bởi hàm g11(r) với mô hình không là 37 CSR. Quan hệ không gian của các loài cây rừng chiếm ƣu thế ở 4.6 OTC 1 đƣợc biểu diễn bởi hàm g12(r) với mô hình không là 40 độc lập. Quan hệ không gian của các loài cây rừng chiếm ƣu thế ở 4.7 OTC 2 đƣợc biểu diễn bởi hàm g12(r) với mô hình không là 43 độc lập. Quan hệ không gian của các loài cây rừng chiếm ƣu thế ở 4.8 OTC 3 đƣợc biểu diễn bởi hàm g12(r) với mô hình không là 45 độc lập.
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng (VQG Cúc Phƣơng) là một khu bảo tồn thiên nhiên, khu rừng đặc dụng nằm trên địa phận ranh giới 3 khu vực Tây Bắc, châu thổ sông Hồng và Bắc Trung Bộ thuộc ba t nh: Ninh Bình, Hòa Bình, Thanh Hóa. Có diện tích 22.000 ha, VQG Cúc Phƣơng đƣợc bao quanh bởi các dãy núi đá vôi có độ cao lên tới 648 m. VQG Cúc Phƣơng có một khu hệ thực vật cực kỳ phong phú đa dạng mang đặc trƣng rừng mƣa nhiệt đới, đƣợc xác định là một trong bảy Trung tâm Đa dạng Thực vật của Việt Nam (Davis et al. 1995) và là nơi có nhiều cây gỗ lớn nhƣ Chò xanh Terminalia myriocarpa, Chò ch Shorea sinensis và Đăng Tetrameles nudiflora (Nguyen Nghia Thin, 1997). Đa dạng loài cây gỗ là thành phần cơ bản của đa dạng sinh học rừng nhiệt đới bởi vì cây gỗ cung cấp tài nguyên và môi trƣờng sống cho hầu hết các loài trong rừng. Đa dạng loài cây trong rừng nhiệt đới khác nhau phụ thuộc vào sinh thái địa lý, môi trƣờng sống và xáo trộn rừng. Nguyên nhân gây ra xáo trộn rừng có thể là do tự nhiên (cây chết hay đổ) và do con ngƣời (khai thác gỗ hay lâm sản ngoài gỗ). Mặc dù đƣợc bảo vệ nghiêm ngặt nhƣng các quá trình diễn thế sinh thái vẫn đang diễn ra ở rừng tự nhiên ở vùng lõi của VQG Cúc Phƣơng. Để tìm hiểu về xáo trộn và diễn thế rừng nhằm có cơ sở khoa học cho đề xuất các giải pháp bảo tồn, phục hồi và phát triển rừng, chúng tôi thực hiện luận văn: “Đặc điểm cấu trúc loài cây gỗ trên hai trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh ở VQG Cúc Phương, Ninh Bình ''. Trong đó, so sánh và đánh giá về tính đa dạng, thành phần và cấu trúc trên hai trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh để tìm hiểu các quy luật diễn thế và đánh giá ảnh hƣởng của xáo trộn rừng đến tính bền vững của hệ sinh thái rừng, đồng thời làm căn cứ khoa học cho việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm phục hồi và phát triển bền vững tài nguyên rừng.
2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là sự sắp xếp, tổ hợp các thành phần của quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian. Hệ sinh thái rừng, đặc biệt là các hệ sinh thái rừng tự nhiên nhiệt đới là những hệ sinh thái có cấu trúc cầu kỳ và phức tạp nhất trên trái đất. Bởi vậy, những nghiên cứu về cấu trúc rừng luôn là những thách thức đối với các nhà khoa học lâm nghiệp. Baur G.N (1964) [1], đã nghiên cứu về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mƣa, tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh đƣợc áp dụng vào từng rừng mƣa tự nhiên.Tác giả Catinot R(1965) [2], đã nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiếu. Đồng thời biểu diễn cấu trúc sinh thái rừng bằng phẫu đồ rừng Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu có nhiều tác giả đã sử dụng các công thức và hàm toán học để mô hình hoá cấu trúc rừng, xác định mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc của rừng. Các ch số đa dạng loài thƣờng đƣợc sử dụng để đánh giá và so sánh mức độ đa dạng thực vật của các trạng thái rừng. Cao (1997) [16], đã sử dụng các ch số đa dạng Shannon-Wiener's H‘, Simpson's index d‘, Fisher's  và ch số cân bằng E khi so sánh các trạng thái rừng trên núi, nhiệt đới lá rộng thƣờng xanh và gió mùa trên núi đá vôi ở Xishuangbanna Trung Quốc. Kết quả cho thấy rừng nhiệt đới mƣa mùa có mức độ đa dạng loài cao nhất. Các loài ƣu thế chủ yếu tập trung ở tầng vƣợt tán. Các loài cây có ít cá thể thƣờng quan hệ chặt với đa dạng loài cây của các trạng thái rừng.
3 1.1.2. Nghiên cứu quan hệ không gian của cây rừng Một câu hỏi trọng tâm trong nghiên cứu sinh thái rừng là làm thế nào để hiểu đƣợc các quá trình và cơ chế đã điều ch nh sự chung sống của loài và cấu trúc quần xã thực vật, đặc biệt là ở các phạm vi không gian khác nhau. Những vấn đề liên quan đã đƣợc xem xét trong rất nhiều nghiên cứu. Getzin (2008) [18], đã nhấn mạnh ảnh hƣởng của các yếu tố nội sinh và ngoại sinh đến phân bố không gian và thời gian của các loài cây. Các nghiên cứu khác đã điều tra tƣơng tác cùng loài và khác loài, phát tán hạn chế, sự phụ thuộc mật độ chiều nghịch, hay ổ sinh thái nhấn mạnh rằng mô hình không gian của cây có thể đƣợc giải thích bởi ảnh hƣởng của môi trƣờng sống không đồng nhất và các trạng thái cân bằng của các loài phụ thuộc vào khả năng phát tán và cạnh tranh (Wright 2002) [23]. Nghiên cứu quan hệ không gian của cây thƣờng gặp khó khăn khi môi trƣờng sống không đồng nhất ở những phạm vi lớn (Getzin et al. 2008) [18]. Khi đó, những yếu tố môi trƣờng không đồng nhất nhƣ đá lộ đầu, dinh dƣỡng và độ ẩm đất, độ tàn che,...làm cho khó phân biệt tƣơng tác trực tiếp giữa các cây với nhau nhƣ cạnh tranh hay tƣơng hỗ (Wright 2002) [23]. Những nghiên cứu trƣớc đây ch ra rằng tƣơng tác trực tiếp cây-cây xảy ra ở khoảng cách ≤ 30 m (Hubbell et al. 2001 [20]; Uriarte et al. 2004) [22]. Môi trƣờng sống không đồng nhất làm phức tạp hơn việc phân tích mô hình không gian bởi vì nó làm xáo trộn ảnh hƣởng của các yếu tố vô sinh và hữu sinh. Phát tán hạn chế đƣợc coi là cơ chế tiềm năng cho việc tách các loài cây trong không gian và làm giảm tính cạnh tranh loại bỏ. Bên cạnh đó, phân bố dạng đám mảng của cây cũng là do sự môi trƣờng sinh thái thích hợp ở những nơi mà các quá trình sinh thái và nguồn tài nguyên hạn chế có thể tác động đến phân bố không gian một cách đồng thời (Getzin et al. 2008) [18]. Phân bố dạng cụm
4 của một loài có thể do phát tán hạn chế hoặc môi trƣờng sống không đồng nhất hoặc cả hai yếu tố này. Trong các nghiên cứu về rừng mƣa nhiệt đới, đã có rất nhiều các giả thuyết đƣợc đề xuất để giải thích cho sự chung sống của các loài cây (Wright 2002)[23]. Giả thuyết Janzen-Connell giải thích rằng cây bổ sung ở xa cây mẹ sẽ tránh đƣợc tác hại của các sinh vật gây hại sống quanh cây mẹ (Janzen 1970). Nhƣ vậy, những loài cây có môi trƣờng sống tƣơng tự nhƣng sức chống chịu sinh vật gây hại khác nhau sẽ đƣợc hƣởng lợi dể mở rộng vùng phân bố. Đƣợc mở rộng từ giả thuyết Janzen-Connell, giả thuyết bảo vệ nhóm loài (species herd protection) cho rằng nhiều loài khác nhau cùng chung sống sẽ hạn chế ảnh hƣởng của các sinh vật gây hại (Peters 2003) [21]. Vì thế, quan hệ tƣơng hỗ có thể đƣợc duy trì cả trong trƣờng hợp các loài có quan hệ cạnh tranh. Lý thuyết trung lập (Neutral theory) cho rằng tất cả các cá thể cây không phân biệt khác loài đều bình đẳng trong các quá trình sinh sản, sinh trƣởng và chết (Hubbell 2005) [19]. Uriarte et al. (2004) [22], khi nghiên cứu rừng mƣa nhiệt đới ở đảo Barro Colorado, Panama đã tìm ra những bằng chứng ủng hộ cho lý thuyết này. Nhƣng Chave (2004) [17], cho rằng lý thuyết này ch đúng trong một số trƣờng hợp hạn chế. Rõ ràng là không phải tất cả các loài đều tƣơng đƣơng nhau về sinh thái. Lý thuyết phù hợp (niche theory) giả thuyết rằng sự phối hợp trong không gian và biến động môi trƣờng sống sẽ đƣợc thể hiện thông qua hình thái học, sinh lý học và đặc điểm các giai đoạn sống của mỗi loài (Peters 2003) [21]. Trong rừng mƣa nhiệt đới, nơi có đa dạng loài cao và mật độ mỗi loài thấp, thì tƣơng tác cùng loài và khác loài sẽ diễn ra phức tạp hơn các kiểu rừng khác.
5 1.2. Ở Việt Nam Rừng tự nhiên Việt Nam thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa dạng về thành phần loài, phức tạp về cấu trúc. Vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng đã đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu, đặc biệt trong những năm gần đây vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên đƣợc nhiều nhà nghiên cứu lâm nghiệp trong và ngoài nƣớc quan tâm hơn. 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Theo Phùng Ngọc Lan (1986) [10], cấu trúc rừng là khái niệm dùng đề ch quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian trên quan điểm sản lƣợng rừng, cấu trúc rừng là sự phân bố kích thƣớc của loài và cá thể trên diện tích rừng. Nguyễn Thị Thu Hiền, Trần Thị Thu Hà (2014) [7], khi nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thƣờng xanh tại Vƣờn quốc gia Vũ Quang – Hà Tĩnh cho thấy tổng giá trị về ch số quan trọng (IV%) của tổ hợp loài ƣu thế ở 6 ô tiêu chuẩn định vị có biến động rất lớn từ 11,9% đến 48,4%. Ch số IV% của các loài ƣu thế chƣa cao. Phân bố N/D đƣợc mô phỏng tốt bằng hàm khoảng cách, đƣờng cong phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính có dạng giảm. Phùng Văn Khang (2014) [9], khi nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng kín thƣờng xanh hơi ẩm nhiệt đới ở khu vực mã Đà t nh Đồng Nai cho thấy phân bố N/D của ba trạng thái nghiên cứu IIB, IIIA2 và IIIA3 đều có dạng phân bố giảm, phân bố N/H đều dạng một đ nh lệch trái, phân bố liên tục. Trần Ngũ Phƣơng và cộng tác viên (1970) [12], công bố kết quả “Bước đầu nghiên cứu rừng miền Bắc Việt Nam” trên cơ sở nghiên cứu và phân tích các nhân tố sinh thái phát sinh cũng nhƣ vùng địa lý khác nhau, tác giả cũng đi
6 đến kết luận và phân tích các kiểu rừng ở miền Bắc Việt Nam cũng nhƣ rừng ở Việt Nam nói chung. Nguyễn Văn Hồng (2010) [8], khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên tại BQL rừng đặc dụng Hƣơng Sơn, Hà Tĩnh đƣa ra kết luận ở các trạng thái IIIA1 mật độ tƣơng đối thƣa (480 cây/ha), phân bố không đều, độ tàn che đạt 0.53. Trạng thái IIB độ tàn che 0,41, mật độ thấp 390 cây/ha chủ yếu là cây ƣa sáng. Hàm Weibull mô phỏng tốt quy luật phân bố N/D, N/H. Tất cả các ô tiêu chuẩn đều không phù hợp với hàm Meyer. Bùi Thị Diệp (2012) [3], khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tại khu bảo tồn thiên nhiên – văn hoá Đồng Nai cho thấy tổ thành và số lƣợng loài cây trong khu vực nghiên cứu phong phú, phân bố số cây theo đƣờng kính tuân theo quy luật phân bố khoảng cách, đ nh phân bố tƣơng ứng với cỡ kính 12cm. Phân bố số cây theo chiều cao tuân theo quy luật phân bố của hàm Mayer và giá trị α biến động từ 2,4 đến 2,8; phân bố số cây theo chiều cao có dạng phân bố một đ nh lệch trái. Lê Hồng Việt (2012) [15], khi nghiên cứu về cấu trúc của ba trạng thái rừng giàu , rừng trung bình, rừng nghèo ở khu vực Mã Đà, t nh Đồng Nai cho thấy: phân bố số cây theo đƣờng kính N/D của cả ba trạng thái rừng đều có dạng phân bố giảm và có thể biểu diễn bằng mô hình N = a*exp(-b*D) + k; phân bố số cây theo chiều cao N/H có dạng phân bố nhiều đ nh. Thái Văn Trừng (1970, 1978) [14], trên cơ sở quan điểm sinh thái, khi nghiên cứu về cấu trúc rừng đã căn cứ vào số lƣợng, tỷ lệ nhóm loài ƣu thế trong tổ thành rừng đƣa ra phân loại rừng nhiệt đới thành các dạng quần hợp, ƣu hợp và phức hợp. Võ Đại Hải (2014) [6], khi nghiên cứu về cấu trúc của trạng thái rừng IIA tại khu vực rừng phòng hộ Yên Lập, t nh Quảng Ninh cho thấy tổ thành rừng tự nhiên trạng thái IIA tại khu vực nghiên cứu khá đa dạng với nhiều
7 loài cây khác nhau, dao động từ 28 đến 45 loài, trong đó ch có từ 4 – 7 loài tham gia vào công thức tổ thành; loài Dóc nƣớc là loài ƣu thế chính của tầng cây cao. Các lâm phần rừng tự nhiên trạng thái IIA tại khu vực nghiên cứu đều có 2 tầng tán là tầng tán chính và tầng dƣới tán, độ tàn che thấp từ 0,3 – 0,5. Quy luật phân bố số cây theo đƣờng kính và quy luật phân bố số cây theo chiều cao có thể mô phỏng tốt bằng phân bố Weibull và phân bố khoảng cách. Trần Ngũ Phƣơng và cộng tác viên (1970)[12] công bố kết quả “Bước đầu nghiên cứu rừng miền Bắc Việt Nam” trên cơ sở nghiên cứu và phân tích các nhân tố sinh thái phát sinh cũng nhƣ vùng địa lý khác nhau, tác giả cũng đi đến kết luận và phân tích các kiểu rừng ở miền Bắc Việt Nam cũng nhƣ rừng ở Việt Nam nói chung. Tiếp sau đó, Trần Ngũ Phƣơng đã công bố kết quả nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc của các thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam trên cơ sở kết quả điều tra tổng quát về tình hình rừng miền Bắc Việt Nam từ năm 1961 đến 1965. Rừng tự nhiên có nhiều tầng, khi tầng trên già cỗi, tàn lụi rồi tiêu vong thì tầng kế tiếp thay thế... trong mỗi chuỗi diễn thế tự nhiên nhƣ vậy, số lần thay thế tối đa cũng ch là 3, vì rừng nhiều tầng tối đa cũng ch có thể có 3 tầng cây gỗ. Phùng Văn Phê (2006)[11] khi nghiên cứu về kiểu rừng kín lá rộng thƣờng xanh mƣa á nhiệt đới núi thấp ở rừng đặc dụng Yên Tử, Quảng Ninh cho thấy cấu trúc 4 tầng: Tầng ƣu thế sinh thái (A2) là tầng chính của rừng có chiều cao trung bình từ 10 – 15 m, đƣờng kính từ 20 – 30 cm, những cây gỗ có đƣờng kính trên 40 cm không đáng kể, độ khép tán ngang cao. Thành phần các loài thực vật cơ bản là Vối thuốc, Dẻ cau lá bạc, Giổi lá bạc, Rè, Re, Súm. Ngoài ra còn có Thông tre lá ngắn, Sến mật, là những loài thực vật quý hiếm của Việt Nam. Tầng dƣới tán (A3) gồm các loài cây gỗ nhỏ nhƣ Mai vòng, Cồng núi, Đa quả nhỏ, Vú bò. Tầng cây bụi thƣờng thƣa thớt, sức sinh trƣởng của cây bụi không đồng đều, ở những nơi có độ khép tán thấp cây bụi phát
8 triển khá hơn. Tầng thảm tƣơi nằm sát mặt đất gồm các loài cỏ, Cẩu tích, Mua đất, Bảy lá một hoa, Trầu tiên, Cốt cắn… Nguyễn Mạnh Tuyên (2009)[13] khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao của rừng đặc dụng tại Hƣơng Sơn, Mỹ Đức, Hà Nội cho thấy số loài ghi đƣợc là 79 loài trong đó trạng thái rừng IIIA1 có số lƣợng loài là 55 loài, trạng thái rừng IIB có số lƣợng loài là 40 loài. Hầu hết các cây tham gia vào công thức tổ thành cả 2 trạng thái trên chủ yếu là cây gỗ tạp và loài cây tiên phong ƣa sáng mọc nhanh. 1.2.2. Nghiên cứu quan hệ không gian của cây rừng Quan hệ không gian cùng loài và khác loài theo mô hình điểm chƣa đƣợc tiến hành nghiên cứu nhiều ở Việt Nam. Nguyễn Hồng Hải (2015) [5], đã sử dụng hàm tƣơng quan theo cặp và hàm tƣơng quan đặc tính để xem xét quan hệ không gian của cây rừng ở Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng. Kết quả cho thấy có những bằng chứng thuyết phục của tƣơng tác cạnh tranh giữa các cá thể cùng loài và khác loài đã đƣợc thể hiện bằng tƣơng quan khoảng cách,tuy nhiên, đƣờng kính của các cây không phụ thuộc một cách có ý nghĩa với khoảng cách giữa chúng. Phạm Văn Điển (2016) [4], khi nghiên cứu quan hệ không gian của 18 loài cây chiếm ƣu thế của rừng lá rộng thƣờng xanh cho thấy 16/18 loài có phân bố kiểu cụm ở các khoảng cách khác nhau không phụ thuộc vàò số lƣợng của loài cây. Ngoài ra, phân bố kiểu cụm với mật độ giảm dần đến khoảng cách 15 m và chuyển thành kiểu ngẫu nhiên ở các khoảng cách lớn hơn. Nghiên cứu này chứng minh rằng phát tán hạn chế là quá trình điều tiết phân bố không gian cùng loài cây. Quan hệ tƣơng hỗ giữa các loài cây có thể là ảnh hƣởng của xu hƣớng bảo vệ nhóm loài. Quan hệ trung lập giữa các loài cây chiếm tỷ trọng nhỏ trong số lƣợng các cặp loài đƣợc nghiên cứu. Phân bố và quan hệ không gian của các loài cây bị ảnh hƣởng bởi môi trƣờng sống không đồng nhất và khiến cho chúng bị chia tách ở khoảng cách xấp x 15 m.
9 Ngoài ra, sự phụ thuộc mật độ chiều nghịch hay t a thƣa tự nhiên là một cơ chế chính trong việc điều ch nh động thái quần thể và thúc đẩy sự chung sống (Wright 2002) [23]. Cơ chế này đƣợc xem xét bởi việc mật độ cùng loài giảm theo khoảng cách trong động thái rừng nhƣ bổ sung, phát triển và tồn tại. Tƣơng tác trực tiếp giữa cây-cây thƣờng đƣợc quan sát ở phạm vị không gian hẹp trong khi ở phạm vi lớn có thể bị lu mờ bởi các yếu tố môi trƣờng (Wiegand et al. 2007) . Getzin (2008)[18] cho rằng có thể tách ảnh hƣởng của của các yếu tố này có thể dựa vào các thống kê không gian ở trạng thái không đồng nhất. Trong đề tài này chúng tôi phân tích phân bố và quan hệ không gian của các loài cây trên 02 trạng thái rừng lá rộng thƣờng xanh tƣơng đồng về vị trí địa lý và nhóm loài ƣu thế nhƣng khác nhau về mức độ đồng nhất của các yếu tố môi trƣờng. Thời gian qua đã có nhiều các đề tài, công trình nghiên cứu về những đặc điểm lâm học của rừng tự nhiên ở Việt Nam. Hầu hết các nghiên cứu đều hƣớng đến tổ thành rừng, quan hệ N/D, tính đa dạng... Các công trình nghiên cứu trên đều có giá trị về mặt lý luận và thực tiễn, góp phần làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện pháp để quản lý và phát triển rừng bền vững. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chƣa có hoặc rất ít công trình hay đề tài nào nghiên cứu về đặc điểm lâm học và quan hệ không gian của quần xã thực vật rừng tự nhiên tại khu vực. Do vậy, việc nghiên cứu về cấu trúc loài cây gỗ trên 02 trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh ở VQG Cúc Phƣơng, Ninh Bình là rất cần thiết. Trong đề tài chúng tôi ngoài tìm hiểu một số đặc điểm cấu trúc của lâm phần, chúng tôi tập trung vào nghiên cứu phân bố không gian của phân bố và quan hệ không gian của các loài cây trên 02 trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh nhằm tìm hiểu về ảnh hƣởng của xáo trộn rừng đến phân bố và quan hệ không gian của các loài cây trong rừng tự nhiên ở VQG Cúc Phƣơng, Ninh Bình.
10 Chƣơng 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung -Tìm hiểu về đặc điểm lâm học của quần xã thực vật rừng từ đó là căn cứ đề xuất các giải pháp kỹ thuật để quản lý, phục hồi và phát triển rừng bền vững tại khu vực. Mục tiêu cụ thể - Xác định tổ thành, mật độ loài cây, phân bố N/D, đa dạng sinh học, Quan hệ không gian cùng loài và khác loài. - Phân tích và so sánh các ch số thống kê về cấu trúc rừng để đánh giá ảnh hƣởng của xáo trộn rừng đến cấu trúc của rừng. - Đề xuất giải pháp phục hồi, quản lý và phát triển tài nguyên rừng một cách bền vững. 2.2 Giới hạn nghiên cứu - Về không gian: Đề tài ch tiến hành tại hai trạng thái rừng đƣợc cho là nguyên sinh và thứ sinh ở VQG Cúc Phƣơng. - Về thời gian: Tiến hành thu thập số liệu ngoại nghiệp từ tháng 11/11/2016 đến tháng 31/3/2017, sau đó xử lý số liệu nội nghiệp và hoàn thiện luận văn. 2.3. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu về cấu trúc lâm phần ( Mật độ, tổ thành, phân nố số cây theo đƣờng kính, tính đa dạng loài, ch số tầm quan trọng ) của các loài cây chiếm ƣu thế. - Phân tích quan hệ không gian cùng loài và khác loài của loài cây chiếm ƣu thế khác cùng chung sống trên 02 trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh đã bị tác động với mức độ khác nhau.
11 - Đề xuất một số giải pháp về quản lý và phát triển rừng bền vững ở VQG Cúc Phƣơng, Ninh Bình 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.4.1. Kế thừa tài liệu Kế thừa những tƣ liệu về điều kiện tự nhiên: địa hình, khí hậu, thuỷ văn, đất đai, tài nguyên rừng, điều kiện kinh tế, điều kiện xã hội: dân số, lao động, thành phần dân tộc. Kế thừa báo cáo về thực trạng tài nguyên rừng và công tác quản lý bảo vệ rừng của VQG Cúc phƣơng. 2.4.2. Điều tra ngoại nghiệp 2.4.2.1. Điều tra sơ thám Điều tra sơ thám toàn bộ khu vực nghiên cứu để nắm đƣợc một cách tổng quát tình hình chung của đối tƣợng nghiên cứu về địa hình, địa vật, đặc điểm tài nguyên rừng để chọn các vị trí lập OTC và có những định hƣớng cho công tác điều tra t m . 2.4.2.2. Điều tra tỉ mỉ a. Lập ô tiêu chuẩn: Tiến hành lập ô tiêu chuẩn theo phƣơng pháp ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình, tạm thời trên trạng thái rừng lá rộng thƣờng xanh ở vùng lõi của VQG Cúc Phƣơng. Ô tiêu chuẩn phải đại diện cho lâm phần nghiên cứu về điều kiện sinh thái, cấu trúc quần xã và tình hình sinh trƣởng. Lập 03 OTC trên 02 trạng thái rừng (01 OTC ở trạng thái nguyên sinh và 02 OTC ở trạng thái thứ sinh). Diện tích mỗi ô tiêu chuẩn là 1 ha (100 m × 100 m), vị trí ô đƣợc xác định bởi máy định vị GPS. Mỗi OTC đƣợc chia thành lƣới 100 phân ô đo đếm có diện tích 100 m2 (10 m × 10 m) bằng cọc gỗ và dây nilon. Trong mỗi phân ô đo đếm, các bƣớc điều tra đƣợc tiến hành nhƣ sau: - Đánh dấu toàn bộ số cây trong ô đo đếm.
12 - Xác định tên loài (những loài không biết tên hoặc không rõ tên thì lấy mẫu, chụp ảnh và đánh số). - Đo chu vi ngang ngực của tất cả các cây có D1.3 ≥ 2,5 cm tại vị trí 1,3 m bằng thƣớc dây có độ chính xác 0,5 cm, từ đó xác định đƣờng kính ngang ngực. - Xác định vị trí tƣơng đối (x, y) của cây trong ô đo đếm bằng thƣớc đo khoảng cách bằng laser với độ chính xác 0,1 cm và la bàn. Toàn bộ các số liệu đo đếm đƣợc ghi chép theo mẫu biểu 2.1 sau: Mẫu biểu 2.1: Biểu điều tra cây rừng Địa điểm......... Độ cao........ Ngày điều tra.......... Trạng thái rừng......... Độ dốc...... Ngƣời điều tra........ OTC số........ Hƣớng dốc.......... Vị trí cây (m) TT Ô đo đếm STT cây Tên cây Chu vi (cm) Ghi chú X Y 1 1 2 ........ 2 3 2.4.3. Nội nghiệp 2.4.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng a. Xác định tổ thành và vai trò của các loài cây trong quần xã  Xác định công thức tổ thành theo số cây: + Bƣớc 1: Tập hợp số liệu tầng cây cao ở tất cả các OTC theo loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài. + Bƣớc 2: Xác định tổng số loài cây và tổng số cá thể trong các OTC của từng trạng thái. + Bƣớc 3: Tính số cá thể trung bình của 1 loài theo công thức
13 = (2.1) Trong đó: : Số lƣợng cá thể trung bình của mỗi loài N: Tổng số lƣợng cá thể của các loài m: Tổng số loài + Bƣớc 4: Xác định số loài, tên loài tham gia vào công thức tổ thành Những loài nào có số cây ≥ thì tham gia vào công thức tổ thành + Bƣớc 5: Xác định hệ số tổ thành của từng loài theo công thức: (2.2) Trong đó: Ki là HSTT loài i Xi là số lƣợng cá thể loài i N là ∑số cá thể của tất cả các loài + Bƣớc 6: Viết công thức tổ thành Loài nào có Ki > 0,5 thì ghi vào công thức tổ thành. Loài nào có hệ số tổ thành lớn viết trƣớc, nhỏ viết sau. Chú ý: Khi viết CTTT loài có 0,5≥ Ki