Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến sinh trưởng vòng năm của cây Pơ mu tại huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nhằm xác định các nhân tố khí hậu có ảnh hưởng quyết định đến sinh trưởng của cây pơ mu phục vụ cho công tác bảo vệ và phát triển có hiệu quả diện tích rừng pơ mu hiện còn và gây trồng, mở rộng diện tích trồng mới rừng Pơ mu (Fokienia hodginsii henry et thomas) trên địa bàn tỉnh Sơn La nói riêng và trên toàn quốc nói chung. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến sinh trưởng vòng năm của cây Pơ mu tại huyện Bắc Yên, tỉnh Sơn La

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------- VŨ ĐÌNH THẮNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU ĐẾN SINH TRƯỞNG VÒNG NĂM CỦA CÂY PƠ MU TẠI HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------------ VŨ ĐÌNH THẮNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU ĐẾN SINH TRƯỞNG VÒNG NĂM CỦA CÂY PƠ MU TẠI HUYỆN BẮC YÊN, TỈNH SƠN LA Chuyên ngành: Lâm học Mã ngành: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS: TRẦN QUANG BẢO Hà Nội, 2010
i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đào tạo cao học tại trường Đại học Lâm nghiệp, được sự đồng ý của Ban giám hiệu Nhà trường, Khoa Sau Đại học - Trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện luận văn "Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến sinh trưởng vòng năm của cây Pơ mu tại huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La". Trong thời gian thực hiện đề tài, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của các thầy giáo, cô giáo, các Cơ quan, Đơn vị, bạn bè, đồng nghiệp trong và ngoài trường. Trước tiên tôi xin trân trọng cảm ơn Tiến sỹ Trần Quang Bảo người trực tiếp hướng dẫn và thường xuyên động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới tập thể Lãnh đạo, cán bộ, công chức Viện Sinh thái rừng và môi trường - Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ tôi trong nghiên cứu luận văn. Nhân dịp này, tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Khoa sau Đại học Trường Đại học Lâm nghiệp, các Thầy, Cô giáo đã tận tình truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức và phương pháp quý báu trong nghiên cứu khoa học. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các Cơ quan, Đơn vị của huyện Bắc Yên và của tỉnh Sơn La đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập tốt nghiệp. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các bạn bè, đồng nghiệp và người thân trong gia đình đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này. Trong quá trình thực hiện luận văn, mặc dù bản thân đã rất cố gắng, song do kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi còn thiếu sót. Tôi rất mong được đón nhận và tiếp thu những ý kiến góp ý quý báu của các Nhà khoa học và đồng nghiệp. Tôi xin cam đoan những số liệu đưa vào nghiên cứu và kết quả nghiên cứu của luận văn này là từ số liệu gốc và chưa được công bố ở bất cứ tài liệu nào. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Học viên Vũ Đình Thắng
ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục các bảng iv Danh mục các hình v ĐẶT VẤN ĐỀ: ......................................................................................................- 1 - Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................... - 2 - 1.1. Trên thế giới: ............................................................................................- 2 - 1.2. Ở Việt Nam: ............................................................................................ - 5 - Chương 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:.............- 8 - 2.1. Mục tiêu nghiên cứu: ............................................................................... - 8 - 2.1.1. Mục tiêu chung: ........................................................................... - 8 - 2.12. Mục tiêu cụ thể:.............................................................................. - 8 - 2.2. Nội dung nghiên cứu: ............................................................................... - 8 - 2.3. Phương pháp nghiên cứu: ........................................................................ - 8 - 2.3.1. Phương pháp luận: ..................................................................... - 10 - 2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu: ..................................................... - 11 - 2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu: ........................................................ - 15 - 2.4. Đặc điểm đối tượng nghiên cứu:........................................................... - 21 - Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, DÂN SINH, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ..................................................................................................... - 23 - 3.1. Vị trí địa lý - Điều kiện tự nhiên: .......................................................... - 23 - 3.1.1. Vị trí địa lý: ............................................................................... - 23 - 3.1.2. Điều kiện tự nhiên: ...................................................................... - 23 - 3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội: ..................................................................... - 28 - 3.2.1. Phân vùng phát triển kinh tế:.......................................................- 28 - 3.2.2. Tổ chức hành chính:....................................................................- 28 - 3.2.3. Dân số:.........................................................................................- 28 - 3.2.4. Tiềm năng lao động:....................................................................- 28 -
iii 3.2.5. Tiềm năng phát triển kinh tế:......................................................- 28 - 3.3. Đặc điểm thảm thực vật rừng: ................................................................ - 29- 3.3.1. Đặc điểm chung về thảm thực vật rừng huyện Bắc yên:.............- 29 - 3.3.2. Đặc điểm tài nguyên động, thực vật rừng tại khu vực nghiên cứu:- 30 - Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN: ................................ - 34 - 4.1. Đặc điểm cấu trúc rừng Pơ mu tại khu vực nghiên cứu: ........................ - 34 - 4.1.1. Phân loại trạng thái rừng: …......................................................- 36 - 4.1.2. Cấu trúc tổ thành loài cây: .......................................................... - 37 - 4.1.3. Cấu trúc tầng thứ trong lâm phần: .............................................. - 39 - 4.1.4. Mạng hình phần bố cây Pơ mu trên ô tiêu chuẩn điều tra: ........ - 40 - 4.2. Đặc điểm cấu trúc vòng năm Pơ mu:……………....…………………………..- 42 - 4.2.1. Đặc điểm hình thái vòng năm khi quan sát bằng mắt thường:... - 44 - 4.2.2. Đặc điểm hình thái vòng năm khi quan sát bằng kính lúp:....... - 45 - 4.2.2. Sự phù hợp của biến động vòng năm với biến động khí hậu:.…- 46- 4.3. Quy luật biến động vòng năm của loài Pơ mu:...................................... - 48 - 4.3.1. Quy luật biến động bề rộng vòng năm:.......................…..…… .- 48 - 4.3.2. Biến động đồng điệu của vòng năm Pơ mu : ………………….- 51 - 4.4. Quan hệ giữa biến động vòng năm Pơ mu với các chỉ tiêu khí hậu và cường độ hoạt động của mặt trời: ............................................................................ - 52 - 4.4.1. Quan hệ giữa biến động vòng năm với các chỉ tiêu khí hậu:… .- 52 - 4.4.2. Mối quan hệ của cường độ hoạt động mặt trời đến biến động vòng năm của loài Pơ mu:..............................................................................- 64 - 4.5. Ứng dụng kết quả nghiên cứu để lựa chọn vùng trồng thích hợp cho sự phát triển của loài Pơ mu: ..................................................................................... - 67 - Chương 5: KẾT LUẬN -TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ.............................................. - 70 - 5.1. Kết luận ................................................................................................... - 70 - 5.2. Tồn tại ..................................................................................................... - 71 - 5.3. Kiến nghị ................................................................................................ - 72 - Tài liệu tham khảo Phụ lục
iv DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 3.1 Điều kiện khí tượng tại khu vực nghiên cứu 25 4.1 Kết quả phân loại trạng thái rừng 36 4.2 Tổ thành tầng cây cao theo tỷ lệ phần trăm số cây 38 4.3 Tổ thành tầng cây cao theo mức độ quan trọng (IV%) 39 4.4 Biến động bề rộng vòng năm (A) và chỉ số ẩm (K12) 46 4.5 Chỉ số đồng điệu của bề rộng vòng năm ở các hướng xuyên tâm 51 4.6 Biến động của các chỉ tiêu khí hậu tại khu vực nghiên cứu 55 4.7 Chỉ số đồng điệu của bề rộng vòng năm với các chỉ tiêu khí hậu 56 4.8 Liên hệ của sinh trưởng (H3/11) với các chỉ tiêu khí hậu 62 4.9 Phụ thuộc của sinh trưởng vào chỉ số ẩm K5-10 63 4.10 Phân cấp điều kiện ẩm 63
v DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 4.1 Khu vực nghiên cứu và vị trí lấy mẫu, lập ô tiêu chuẩn điều tra 35 4.2 Hình ảnh về tầng tán rừng ở khu vực nghiên cứu 37 4.3 Cây Pơ mu tái sinh ở ngoài bìa rừng 40 4.4 Mạng hình mô phỏng phân bố tầng cây cao trên ô tiêu chuẩn 41 4.5 Hình ảnh các cây Pơ mu lấy mẫu thớt giải tích 43 Hình ảnh về các thớt giải tích ở vị trí lấy mẫu và sau khi đã xử 4.6 43 lý sơ bộ Thớt giải tích của cây Pơ mu được chọn để nghiên cứu sau khi 4.7 44 đã xử lý 4.8 Vòng năm Pơ mu khi quan sát bằng kính lúp có gắn thước 45 4.9 Liên hệ giữa biến động vòng năm (A) với chỉ số ẩm (K) 47 4.10 Biến động bề rộng vòng năm Pơ mu qua các năm 48 Biến động của bề rộng vòng năm và các giá trị trung bình trượt 4.11 49 theo thời gian Biến động chỉ số tương đối của bề rộng vòng năm theo thời 4.12 50 gian Biến động bề rộng vòng năm theo 4 tuyến xuyên tâm và giá trị 4.13 51 tuyệt đối của bề rộng vòng năm Biến động của chỉ số tương đối bề rộng vòng năm (H1/11) và 4.14 53 (H3/11) theo thời gian 4.15 Biến động của các chỉ tiêu khí hậu theo thời gian 56 4.16 Biến đổi đồng điệu sinh trưởng Pơ mu với các chỉ tiêu khí hậu 57 Quan hệ giữa chỉ số tương đối H1/11 và H3/11 với các chỉ tiêu 4.17 58 khí hậu 4.18 Liên hệ giữa H3/11 với nhiệt độ trung bình năm Ttb12 59 4.19: Liên hệ giữa H3/11 với tổng tích nhiệt T12 59
vi TT Tên hình Trang Liên hệ giữa H3/11 với tổng tích nhiệt từ tháng 5 đến tháng 10 4.20 60 (T5-10) 4.21 Liên hệ giữa H3/11 với tổng lượng mưa trung bình năm (R12) 60 Liên hệ giữa H3/11 với tổng lượng mưa từ tháng 5 đến tháng 10 4.22 60 (R5-10) 4.23 Liên hệ giữa H3/11 với chỉ số ẩm cả năm (K12) 61 Liên hệ giữa H3/11 với chỉ số ẩm từ tháng 5 đến tháng 10 (K5- 4.24 61 10) 4.25 Biến động của chỉ số tương đối (H21/33) và chỉ số Vollfa (W) 66 4.26 Liên hệ giữa chỉ số tương đối (H21/33) với chỉ số Vollfa (W) 66 Bản đồ phân vùng khí hậu thích hợp cho sự phát triển của cây 4.27 69 Pơ mu
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Khí hậu là một bộ phận quan trọng của môi trường sống, có ảnh hưởng mạnh đến đời sống của sinh giới nói chung cũng như đời sống của cây rừng nói riêng. Là bộ phận quan trọng cấu thành hệ sinh thái, trong nhiều trường hợp điều kiện khí hậu có thể trở thành nhân tố quyết định sự tồn tại, phân bố, năng suất, chất lượng và tính ổn định của hệ sinh thái rừng. Nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa thực vật rừng và điều kiện khí hậu là cơ sở để hiểu biết được những đặc điểm sinh thái khí hậu, phục vụ cho công tác phân vùng trồng rừng, chọn giống cây rừng, dự đoán năng suất và những giải pháp nhằm khắc phục, phát huy ảnh hưởng của điều kiện khí hậu. Vì vậy, nghiên cứu mối quan hệ giữa thực vật rừng với điều kiện khí hậu, góp phần quan trọng để xây dựng các biện pháp nâng cao năng suất và tính ổn định của hệ sinh thái rừng. Tuy nhiên, do cây rừng có đời sống dài, kích thước lớn nên nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến cây rừng ở nước ta còn nhiều hạn chế, kết quả còn tản mạn, chưa đáp ứng được yêu cầu của thực tiễn sản xuất và nghiên cứu khoa học hiện nay. Để góp phần làm sáng tỏ thêm phần nào tác động của điều kiện khí hậu đến sinh trưởng của cây rừng. Chúng tôi tiến hành thực hiện luận văn "Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến sinh trưởng vòng năm của cây Pơ mu tại huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La" mục tiêu của đề tài nhằm xác định các nhân tố khí hậu có ảnh hưởng quyết định đến sinh trưởng của cây pơ mu phục vụ cho công tác bảo vệ và phát triển có hiệu quả diện tích rừng pơ mu hiện còn và gây trồng, mở rộng diện tích trồng mới rừng Pơ mu (Fokienia hodginsii henry et thomas) trên địa bàn tỉnh Sơn La nói riêng và trên toàn quốc nói chung.
2 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Từ lâu, con người đã nhận thấy sinh trưởng của cây thân gỗ thường xuyên biến đổi phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh sống. Trên thực tế, sự ra hoa, nảy lộc, kết quả... của thực vật có tính chu kỳ phù hợp với diễn biến mang tính chu kỳ của điều kiện môi trường (chu kỳ năm sai quả của cây ăn trái, vườn giống cây rừng; chu kỳ được mùa của cây lương thực...). Từ đó, nghiên cứu mối quan hệ nhịp điệu của các hiện tượng tự nhiên, đặc biệt là điều kiện khí hậu với thực vật thân gỗ có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về lý luận cũng như thực tiễn. Từ nghiên cứu mối quan hệ này: các nhà lâm học có thể nội suy được những biến đổi của tự nhiên trong quá khứ và dự báo biến động sinh trưởng, phát triển... của cây rừng trong tương lai, qua đó xác định thời điểm tác động phù hợp nhằm nâng cao năng suất và tính ổn định của hệ sinh thái rừng; các nhà môi trường học có thể xác định mức độ ô nhiễm của môi trường trong thời gian đã qua; các nhà khí hậu học có thể khôi phục được bức tranh khí hậu trong quá khứ và dự báo được điều kiện khí hậu trong tương lai... Dưới đây là tóm tắt một số công trình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước trong thời gian qua: 1.1. Trên Thế giới Vào khoảng đầu thế kỷ thứ XV, nhà Bác học cổ Hy Lạp Leonade Dvinci đã nhận thấy sự phụ thuộc của sinh trưởng cây gỗ vào mùa mưa ở vùng khô hạn (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]). Giữa thế kỷ thứ XVIII, K. Linnner đã phát hiện thấy ở phương Bắc, bề rộng vòng năm cây gỗ thay đổi phụ thuộc vào chế độ nhiệt (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]). Năm 1841, ở Thuỵ Điển hai tác giả Martin và A. Brave đã cho rằng tăng trưởng của loài thông có quan hệ hàm số với vĩ độ trái đất (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]).
3 Năm 1868, khi nghiên cứu địa điểm trồng cây gỗ làm tàu thuyền A.N.Beketov cho rằng ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến tăng trưởng rất phức tạp có cả có lợi và bất lợi (theo Nguyễn Thị Khánh [9]). Năm 1892, khi nghiên cứu biến động vòng năm cây keo trắng ở Odecxa, F.N.Svedov đã nhận thấy có sự phù hợp chặt chẽ của bề rộng vòng năm và lượng mưa. Ông cũng phát hiện rằng vòng năm hẹp lại vào các năm hạn hán và lặp lại theo chu kỳ 9 năm (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]). Đầu thế kỷ XX, Ở Mỹ A.E.Doulas khi tiến hành nghiên cứu tỷ mỷ với số lượng rất lớn vòng năm ở những cây gổ cổ thụ có tuổi thọ dài như cây Thông vàng và các mẫu gỗ trong các công trình kiến trúc cổ, mẫu gỗ hoá thạch, đã phát hiện sự biến động của bề rộng vòng năm có tính chu kỳ phù hợp với chu kỳ tự nhiên, đặc biệt là chu kỳ hoạt động của mặt trời. Cũng ở Mỹ trong thời gian này, cùng với việc sử dụng mẫu vòng năm của các cây thông vàng, các nhà khoa học đã lập được những dãy dài trên 4.000 vòng năm, dãy dài nhất tới 7.167 vòng năm (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]). Ở Châu Âu, người ta đã lập được những dãy dài trên 1.000 vòng năm, đã xác lập được liên hệ của bề rộng vòng năm với nhiều yếu tố tự nhiên như: Lượng mưa; nhiệt độ; độ ẩm... Đây là cơ sở khoa học quan trọng để nội suy điều kiện tự nhiên trong quá khứ, dự báo biến động của điều kiện tự nhiên cung như sinh trưởng của cây rừng trong tương lai. Nhờ sử dụng phương pháp ghép chéo vòng năm và phương pháp các bon phóng xạ, các nhà khoa học đã xây dựng được những dãy dài vòng năm. Đây là những tài liệu quý, cho phép kéo dài các dãy quan trắc điều kiện tự nhiên ngược về quá khứ (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]). Năm 1953, từ kết quả nghiên cứu vòng năm V.E. Rudacop đã nhận thấy cây gỗ giống như "máy tự ghi" biến động của điều kiện tự nhiên. Áp dụng phương pháp chỉ số tương đối của V.E. Rudacop, các nhà nghiên cứu đã
4 sử dụng vòng năm cây gỗ trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như: Địa lý học; Khí hậu học; Thuỷ văn học; Sinh thái học...(theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]) Năm 1956, E. Schulman đã chỉ rõ khả năng đánh giá xác suất xảy ra hạn hán trong các thời kỳ khác nhau ở vùng khô hạn, chỉ ra tầm quan trọng của nghiên cứu vòng năm trong kiểm tra lý thuyết khí hậu. Ông đã xác lập được mối tương quan tương đối chặt (r=0,7) giữa bề rộng vòng năm với lưu lượng nước sông Colorodo (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]). Năm 1974, T.T. Bitvinskas khi nghiên cứu đặc điểm dao động theo chu kỳ tăng trưởng của cây gỗ ở Lítva và Látvia đã rút ra kết luận: - Bề rộng vòng năm biến đổi mạnh mẽ theo thời gian và tạo nên những chu kỳ xác định; - Bề rộng vòng năm ở các độ cao khác nhau trên thân cây, cũng biến đổi có tính chu kỳ và tỷ lệ với vòng năm ở vị trí 1,3m. - Đặc điểm dao động có tính chu kỳ của sinh trưởng, phụ thuộc vào đặc điểm lâm phần, điều kiện lập địa và biến đổi của các yếu tố khí hậu. - Nhịp điệu tăng trưởng liên hệ rõ rệt với yếu tố khí hậu và cường độ hoạt động mặt trời. - Dao động tăng trưởng thường xuyên hàng năm về chiều cao tương tự như đường kính, nhưng thường khởi đầu sớm hoặc muộn hơn một năm. - Nhịp điệu của lớp gỗ sớm và lớp gỗ muộn cũng giống nhịp điệu của vòng năm (đối với loài thông)... (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]) Năm 1979, khi nghiên cứu ảnh hưởng của khí hậu đến sinh trưởng cây gỗ H.B.Lovelius cũng nhận thấy: Trên ranh giới phương Bắc của rừng, lượng mưa mùa đông có ý nghĩa quan trọng, còn ranh giới trên cao của rừng, chế độ nhiệt lại có ý nghĩa hơn (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]). Năm 1981, hai tác giả B.B.Antanaitiss và B.B.Zagreiev cho rằng mùa sinh trưởng của cây lá rộng bắt đầu và kết thúc sớm hơn mùa sinh trưởng ở
5 cây lá kim, đồng thời ở Lítva lượng gỗ sinh ra từ tháng 5 đến tháng 8 chiếm 80-90% lượng gỗ tạo được trong cả năm. Vân sam tăng trưởng chiều cao mạnh vào tháng 5 và tháng 6 là do ảnh hưởng của nhiệt độ không khí, còn ở tháng 7 và tháng 8 là do lượng mưa. Người ta cũng phát hiện thấy, tăng trưởng chiều cao trong mùa sinh trưởng có liên hệ với nhiệt độ bình quân của mùa đó (theo Trần Thị Tuyết Hằng [6]). Những công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới trong thời gian qua: E.Schulman (1956); T.T. Bivinskas (1974); H.B. Lovelius (1979); B.B. Antanaitiss - B.B. Zagreiev (1981)... còn nhận thấy: Ngoài điều kiện khí hậu, thì cường độ hoạt động mặt trời cũng là nhân tố tự nhiên có ảnh hưởng mạnh mẽ đến tính nhịp điệu của sinh trưởng cây rừng. Mức độ tác động của điều kiện khí hậu cũng như cường độ hoạt động của mặt trời đến sinh trưởng cây rừng có liên quan tới đặc điểm sinh thái học của loài; đặc điểm lâm học của lâm phần và điều kiện địa lý của địa phương. 1.2. Ở Việt Nam Ở Việt Nam trong những năm gần đây, đã sử dụng phương pháp phân tích vòng năm trong nghiên cứu sinh thái cây rừng: Đinh Quỳnh Phương (năm 1993) [11], với đề tài nghiên cứu "Ảnh hưởng của chu kỳ hoạt động mặt trời đến tăng trưởng thông đuôi ngựa ở lâm trường Ba Vì và cơ sở khoa học của việc dự báo" đã kết luận: Biến động tăng trưởng của thông đuôi ngựa ở Ba Vì mang tính chất chu kỳ, với độ dài trung bình chu kỳ là 10,8 năm, chu kỳ biến động của bề rộng vòng nămcó quan hệ chặt chẽ với chu kỳ hoạt động của mặt trời. Bùi Chính Nghĩa (năm 1995) [10], với đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng của biến động khí hậu đến sinh trưởng thông mã vĩ ở lâm trường Tam Đảo - Vĩnh Phú" đã đi đến kết luận: Bề rộng vòng năm biến động mạnh qua các năm và đồng điệu với nhau; Biến động của vòng năm thông mã vĩ ở Tam Đảo
6 có tính chu kỳ; Biến động của bề rộng vòng năm có liên quan tới biến động của các chỉ tiêu khí hậu, liên hệ của bề rộng vòng năm với chế độ nhiệt có dạng hàm tuyến tình với hệ số tương quan chặt (r=0,77); Liên hệ giữa bề rộng vòng năm với cường độ hoạt động mặt trời có dạng hàm bậc 2 với hệ số tương quan rất chặt (r=0,95). Nguyễn Thị Khánh (năm 1997) [9], với đề tài "Nghiên cứu nhịp điệu nhiều năm của sinh trưởng cây Pơ mu (Fokienia Hodginsii Henry et Thomas) - một loài cây gỗ quý có ranh giới vòng năm rõ, tuổi thọ dài ở miền Bắc Việt Nam" đã khẳng định bề rộng vòng năm cây pơ mu biến động với các nhịp điệu 12 năm; 20 năm; 27-30 năm. Độ dài chu kỳ 12 năm cây pơ mu biến đổi theo quy luật hàm tuần hoàn, có thể mô phỏng sự biến đổi đó bằng hàm số. Tác giả đã sử dụng phương pháp hàm chu kỳ để dự đoán chỉ số tương đối của bề rộng vòng năm. Trần Thị Tuyết Hằng (1999) [6], khi nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu nhịp điệu sinh trưởng đường kính thông đuôi ngựa (Pinus Massoniana Lamb) dưới ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu nhằm phục vụ cho kinh doanh rừng trồng tại Lâm trường Tam Đảo - Vĩnh Phúc" đã có kết luận: Trong các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến tăng trưởng của cây thông mã vĩ ở Tam Đảo thì các chỉ tiêu phản ánh mức đảm bảo về nước tồn tại mối quan hệ chặt chẽ nhất; Cường độ hoạt động mặt trời có ảnh hưởng rõ rệt đến tăng trưởng của cây thông, thể hiện ở mối liên hệ chặt chẽ giữa trị số tương đối của tăng trưởng (H3/11) với chỉ số Vollfa và có thể mô phỏng bằng phương trình logarit. Đoàn Quốc Vượng (2010) [14], với đề tài "Nghiên cứu quy luật biến động vòng năm của loài Cẩm lai vú tại vườn quốc gia Yok Đôn - Đắc Lắc" đã rút ra kết luận: Bề rộng vòng năm Cẩm lai vú dao động mạnh theo thời gian; hầu hết các chỉ tiêu khí hậu đều ảnh hưởng đến sinh trưởng của Cẩm lai vú, tuy nhiên sinh trưởng của cây chịu ảnh hưởng lớn nhất bởi chỉ số ẩm; cường độ hoạt động
7 mặt trời (chỉ số Vollfa) có quan hệ đường thẳng với chỉ số tương đối H3/11; có thể phân vùng trồng Cẩm lai vú thích hợp dựa trên phân cấp chỉ số ẩm. Ở Việt Nam, lĩnh vực nghiên cứu này tuy còn mới mẻ song đã đạt được những thành công mang tính đột phá. Các kết quả nghiên cứu đã đưa ra một số kết luận sau: - Biến động của bề rộng vòng năm cây gỗ chịu ảnh hưởng của biến động khí hậu và cường độ hoạt động mặt trời. - Mức độ tác động của cường độ hoạt động mặt trời đến sinh trưởng cây gỗ có liên quan đến đặc điểm sinh học của loài, đặc điểm lâm học của lâm phần, điều kiện địa lý của địa phương... - Có thể dự báo sinh trưởng cây rừng dựa trên mối quan hệ giữa biến động của bề rộng vòng năm với biến động của điều kiện khí hậu và cường độ hoạt động mặt trời. Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy những ưu điểm của việc sử dụng vòng năm lĩnh vực nghiên cứu sinh thái cây rừng. Vòng năm có khả năng cung cấp nhiều nguồn thông tin về mối quan hệ giữa cây rừng với nhiều yếu tố sinh thái trên mặt đất cũng như ngoài vũ trụ. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu còn tản mạn, chưa có nghiên cứu một cách hệ thống và đưa ra được hướng ứng dụng cụ thể từ kết quả nghiên cứu. Để khắc phục phần nào những tồn tại đã nêu, đề tài đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu (một nhân tố sinh thái quan trọng) đến sinh trưởng của cây pơ mu, là loài cây có tuổi thọ dài làm cơ sở cho việc dự báo sinh trưởng, biến động khí hậu và đề ra các giải pháp kỹ thuật tác động nhằm nâng cao năng suất và tính ổn định của hệ sinh thái rừng.
8 Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu chung Đánh giá ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến sinh trưởng của cây Pơ mu tại huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La phục vụ công tác bảo vệ và phát triển diện tích rừng Pơ mu. 2.1.2. Mục tiêu cụ thể - Phân tích đặc điểm cấu trúc, sinh trưởng vòng năm cây Pơ mu và khả năng ứng dụng phương pháp phân tích vòng năm để nghiên cứu đặc điểm sinh thái của nó ở Huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La. - Xác định chỉ tiêu khí hậu có ảnh hưởng quan trọng nhất đến sinh trưởng của Cây Pơ mu ở Huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La. Làm cơ sở cho việc lựa chọn vùng thích hợp cho trồng rừng Pơ mu. 2.2. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng Pơ mu tại huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La. - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc vòng năm của loài Pơ mu. - Nghiên cứu quy luật biến động bề rộng vòng năm của cây Pơ mu tại huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La. - Nghiên cứu quan hệ giữa biến động bề rộng vòng năm cây pơ mu với các yếu tố khí hậu khu vực huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La và cường độ hoạt động mặt trời (chỉ số Wollfa). - Ứng dụng kết quả nghiên cứu để lựa chọn vùng trồng thích hợp cho sự phát triển của loài Pơ mu. 2.3. Phương pháp nghiên cứu Sự hình thành vòng năm là kết quả hoạt động sống của thực vật thân gỗ trong quá trình đồng hóa điều kiện ngoại cảnh. Mọi biến đổi về về đặc điểm cũng
9 như tính chất vật lý và hóa học của vòng năm đều bị chi phối bởi điều kiện hoàn cảnh trong thời gian hình thành nó. Đặc điểm cấu trúc vừa là sản phẩm tác động biến đổi của hoàn cảnh vừa là tấm gương phản ánh những biến đổi đó. Vì vậy khi phân tích đặc điểm cấu trúc vòng năm không những có thể làm sáng tỏ những biến động hoàn cảnh đã xảy ra, mà còn có thể phân tích được đặc điểm phản ứng của cây rừng với những biến đổi của điều kiện hoàn cảnh, hay đặc điểm sinh thái cây rừng. Hiện nay vòng năm gỗ được coi là một trong những tư liệu quan trọng để nghiên cứu sinh thái rừng. Tuy nhiên việc giải mã các thông tin chứa đựng trong vòng năm cây gỗ không đơn giản, vì biến động vòng năm không chỉ do một hoặc một nhóm nhất định các nhân tố nào đó mà do cả tập hợp hàng loạt các nhân tố khác nhau, như tuổi cây, điều kiện thổ nhưỡng, biến động của điều kiện tự nhiên, tác động các biện pháp kỹ thuật… Vì vậy để làm sáng tỏ đặc điểm sinh thái rừng, phát hiện những quy luật ảnh hưởng của biến động tự nhiên đến biến động sinh trưởng phát triển của nó, người ta phải áp dụng những phương pháp riêng cho phép loại trừ một hoặc một nhóm nhân tố này để nghiên cứu ảnh hưởng của một hoặc một nhóm nhân tố khác. Những phương pháp đó được các nhà khoa học xây dựng, bổ sung và hoàn chỉnh dần trong quá trình nghiên cứu. Ngày nay chúng được gọi là phương pháp phân tích vòng năm. Về thực chất phương pháp phân tích vòng năm là tổng hợp các biện pháp liên hoàn từ lựa chọn đối tượng nghiên cứu, chọn cây mẫu, thu thập mẫu vòng năm, xử lý mẫu làm thể hiện rõ vòng năm, giám định chính xác tuổi vòng năm, đo đạc và thể hiện bằng số các yếu tố cấu trúc vòng năm, xử lý các dãy số liệu thu được, phân tích và mô hình hóa các mối quan hệ… nhằm khai thác tối đa lượng thông tin chứa trong vòng năm cây rừng. Phương pháp phân tích vòng năm được xem là một trong những phương pháp nghiên cứu sinh thái rừng có hiệu quả, nó đảm bảo rút ngắn được thời gian nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu không bị tách rời điều kiện
10 tự nhiên, có thể loại trừ được ảnh hưởng của một số nhân tố này để làm sáng tỏ ảnh hưởng của một số nhân tố khác (Vương Văn Quỳnh, 1992- dẫn theo Đoàn Quốc Vượng [15]). 2.3.1. Phương pháp luận Thực vật rừng là một trong những thành phần của hệ sinh thái, luôn chịu sự tác động của các yếu tố môi trường xung quanh. Vận động tự quay quanh trục và chuyển động quanh mặt trời của trái đất hình thành ngày, đêm và sự phân mùa khí hậu. Sự phân mùa của khí hậu và hiện tượng ngày, đêm mang tính chu kỳ tác động mạnh mẽ đến sinh trưởng của cây rừng làm cho sinh trưởng hàng năm của cây rừng mang tính chu kỳ rõ rệt và gọi đó là nhịp điệu sinh trưởng hàng năm của cây rừng. Sinh trưởng của cây gỗ là kết quả hoạt động trao đổi chất giữa cơ thể cây rừng với các yếu tố môi trường xung quanh nó. Hàng năm, sau mỗi mùa sinh trưởng tượng tầng và mô phân sinh đã hình thành lên một lớp gỗ bao kín thân cây, lớp gỗ do tượng tầng và mô phân sinh tạo thành trong một năm được gọi là vòng năm của cây. Vào những mùa có điều kiện khí hậu thuận lợi, tượng tầng hoạt động mạnh hình thành lớp gỗ có màu sáng với những tế bào gỗ sớm có kích thước lớn, vách tế bào mỏng vào những mùa có điều kiện khí hậu không thuận lợi tượng tầng hoạt động yếu, hình thành lớp gỗ có màu sẫm với những tế bào có kích thước nhỏ hơn. Mọi biến đổi về đặc điểm cấu trúc cũng như tính chất vật lý và hoá học của vòng năm được quyết định bởi điều kiện, hoàn cảnh trong thời gian hình thành nó. Vì vậy, khi phân tích đặc điểm cấu trúc vòng năm của cây rừng có thể làm sáng tỏ không chỉ điều kiện hoàn cảnh đã xảy ra mà còn cả đặc điểm phản ứng lại của cây rừng với những biến đổi của điều kiện môi trường, qua đó cũng làm sáng tỏ quy luật biến đổi của điều kiện môi trường và của chính quá trình sinh trưởng của thực vật.
11 Ngày nay, phương pháp phân tích vòng năm được coi là phương pháp nghiên cứu sinh thái cây rừng có hiệu quả vì nó rút ngắn được thời gian nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu không bị tách rời khỏi điều kiện tự nhiên và có thể loại trừ được các nhân tố phi khí hậu như: Tuổi cây, lập địa... và phần nào loại bỏ được các biện pháp kỹ thuật tác động khi phân tích mối quan hệ của khí hậu với thực vật thân gỗ. 2.3.2. Phương pháp thu thập số liệu 2.3.2.1. Ngoại nghiệp - Điều tra thu thập số liệu đặc điểm tình hình: Điều kiện tự nhiên - dân sinh - kinh tế - xã hội huyện Bắc Yên và khu vực nghiên cứu. - Điều tra thu thập mẫu thớt giải tích cây pơ mu: + Liên hệ với cơ quan chức năng để thu thập mẫu gỗ Pơ mu; + Chọn địa điểm lấy mẫu mang tính điển hình, không bị ảnh hưởng của không khí tụ đọng nơi thung lũng hay gió quá mạnh ở các sườn dông. + Thu thập mẫu thớt giải tích (lựa chọn mẫu không có u bướu, bạnh vè, vòng năm tương đối đồng đều, xác định được thời điểm chặt hạ...). Đánh dấu thớt giải tích theo hướng Đông - Tây và Nam - Bắc để tiện cho việc sử lý mẫu lấy số liệu tăng trưởng vòng năm. - Điều tra cấu trúc rừng Pơ mu tại khu vực nghiên cứu: + Tiến hành lập ô tiêu chuẩn điển hình, diện tích 2.500 m2 (50mx50m). Dùng máy GPS định vị toạ độ điểm gốc. + Ô tiêu chuẩn cần ở gần và có đặc điểm tương tự với địa điểm lấy mẫu thớt giải tích. Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành lập ô tiêu chuẩn cách địa điểm lấy mẫu nghiên cứu 51,2 m về hướng đông nam, vị trí này trạng thái rừng hầu như còn nguyên vẹn và mang trạng thái đặc trưng cho khu vực nghiên cứu.
12 + Tiến hành điều tra trên ô tiêu chuẩn, thu thập số liệu: Thảm tươi, cây bụi, cây tái sinh và tầng cây cao để nghiên cứu cấu trúc của rừng Pơ mu ở khu vực nghiên cứu, cụ thể như sau: Tầng cây cao: Tiến hành điều tra, đo đạc toàn bộ các cây có đường kính từ 6 cm trở lên, thu thập số liệu: Chu vi 1,3m (C1.3) từ đó tính được đường kính 1,3m (D1.3); Chiều cao vút ngọn (Hvn); Chiều cao dưới cành (Hdc); Đường kính tán (Dt) đo theo hai chiều Đông - Tây, Nam - Bắc, đơn vị lấy tròn đến 0,1m, ghi tương ứng với kết quả đo D1,3 của tất cả các cây trong phân ô. Xác định tọa độ của tất cả các cây trong ô tiêu chuẩn theo gốc toạ độ và trục tung (Y), trục hoành (X). Tất cả các số liệu thu thập được điền vào mẫu biểu 01. MẪU BIỂU 01: PHIẾU ĐIỀU TRA TẦNG CÂY CAO TRÊN Ô TIÊU CHUẨN Ô tiêu chuẩn số: ............., loại rừng:........., lô:........., khoảnh: ........., Tiểu khu: ........ Ngày điều tra: .................., người điều tra:....................................... Đơn vị quản lý: .......................................................................... Diện tích ÔTC: ..............., độ dốc: ................. hướng phơi: ................................ Toạ độ Toạ độ TT Loài C1.3 Dt1 Dt2 Hvn Hdc X Y 1 ... Trên ô tiêu chuẩn đã chọn, tiến hành lập 5 ô dạng bản kích thước 5m x 5m tại 4 góc và ở giữa ô tiêu chuẩn để điều tra thu thập số liệu: Cây tái sinh, tầng cây bụi, tầng thảm tươi. Tầng cây bụi: Điều tra, đo đếm cây bụi trên 5 ô dạng bản đã lập, thu thập số liệu: Loài cây, chiều cao trung bình (Htb), đường kính tán (Dt), tỷ lệ che phủ của loài trên ô dạng bản (CP), tình hình sinh trưởng của loài. Tất cả các số liệu điều tra được điền vào mẫu biểu 02.