Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài của các trạng thái rừng giàu Bắc Trung Bộ nhằm đề xuất giải pháp quản lý rừng bền vững

Chia sẻ: Tri Lễ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:110

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu tổng quát là ứng dụng một số phương pháp sinh thái học định lượng (Quantitative ecology) để nghiên cứu về cấu trúc và đa dạng loài ở Nghệ An và Hà Tĩnh nhằm góp phần làm sáng tỏ hơn về lý luận hình thành và phát triển của hệ thực vật rừng ở khu vực. Cũng từ những kết quả nghiên cứu này gợi mở những giải pháp quản lý rừng 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: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài của các trạng thái rừng giàu Bắc Trung Bộ nhằm đề xuất giải pháp quản lý rừng bền vững

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ PTnT Trêng ®¹i häc l©m nghiÖp Vò thÞ lan nghiªn cøu ®Æc ®iÓm cÊu tróc vµ ®a d¹ng loµi CñA c¸c tr¹ng th¸i rõng giµu B¾c trung bé NH»M ®Ò xuÊt gi¶I ph¸p QU¶N Lý rõng bÒn v÷ng Chuyªn ngµnh: L©m Häc M· sè: 60.62.60 LuËn V¨n th¹c sü khoa häc l©m nghiÖp Hµ Néi, 2009
Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ PTNT Trêng ®¹i häc l©m nghiÖp Vò thÞ lan nghiªn cøu ®Æc ®iÓm cÊu tróc vµ ®a d¹ng loµi CñA c¸c tr¹ng th¸i rõng giµu B¾c trung bé NH»M ®Ò xuÊt gi¶I ph¸p QU¶N Lý rõng bÒn v÷ng Chuyªn ngµnh: L©m Häc M· sè: 60.62.60 LuËn V¨n th¹c sü khoa häc l©m nghiÖp Ngêi híng dÉn khoa häc: GS.TS NguyÔn H¶i TuÊt Hµ Néi, 2009
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Thiên nhiên ưu đãi cho nước ta có một tài nguyên sinh vật phong phú. Đa dạng sinh học có tầm quan trọng về giá trị sinh thái, kinh tế, xã hội và nhân văn, đảm bảo cho các thế hệ mai sau một tương lai tốt đẹp. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng và mạnh mẽ của các hoạt động kinh tế-xã hội, cùng với nhận thức chưa đầy đủ, cũng như sự thiếu quan tâm đến bảo vệ và phát triển của đa dạng sinh học của con người, đã gây nên nhiều tác động to lớn và sâu sắc lên đa dạng sinh học. Bắc Trung Bộ, một trong 4 trung tâm đa dạng sinh học cao của nước ta cũng nằm trong tình trạng đó. Bắc Trung Bộ gồm 6 tỉnh từ Thanh Hoá đến Thừa Thiên Huế, chiếm 15 ,7% tổng diện tích tự nhiên của cả nước với vùng địa hình hẹp kéo dài từ lưu vực sông Cả đến đèo Hải Vân lại có nhữn g dải núi chạy ngang ra sát biển như đèo Ngang, đèo Hải Vân tạo ra sự khác biệt rõ nét về khí hậu. Phía Bắc đèo Hải Vân mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới, phân mùa rõ rệt, ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông Nam nên có mùa đông lạnh, mùa hè nóng. Ngược lại, ở phía Nam do ít chịu ảnh hưởng của gió mùa nên khí hậu nhiệt đới khá điều hòa, nóng quanh năm và chỉ có mùa khô và mùa mưa. Nơi đây được coi là vùng duy nhất có sự giao lưu giữa các luồng sinh vật Bắc và Nam. Bên cạnh đó, yếu tố đặc hữu hẹp và rất hẹp tiêu biểu cho khu vực Bắc Trung Bộ cũng chiếm một tỷ lệ không nhỏ. Đây là vùng được đề xuất ưu tiên cao nhất về bảo tồn đa dạng sinh học trên toàn cầu, một trong 200 vùng sinh thái ưu tiên bảo tồn trên thế giới. Với vị trí độc đáo của rừng núi, Bắ c Trung Bộ được các nhà khoa học trong nước và quốc tế công nhận còn chứa đựng nguồn tài nguyên sinh vật phong phú và đa dạng. Tuy nhiều tiềm năng về lâm nghiệp nhưng hiện nay Bắc Trung Bộ đang phải đối mặt với quá trình suy thoái và nguy cơ tuyệt chủng một số loài đặc hữu bởi tốc độ mất rừng nhanh chóng trong những năm vừa qua. Do khai thác thiếu cơ sở sinh thái và sản lượng học trong sử dụng lâm sản phục vụ cho hai cuộc kháng chiến chống Pháp, chống Mỹ cùng với nhu cầu phát triển kinh tế-xã hội trong thời kỳ xây dựng đất nước đã làm cho rừng ở khu vực này bị suy thoái nghiêm trọng , hạn hán, lũ lụt,
2 xói mòn,... xảy ra thường xuyên gây nhiều thiệt hại đến kinh tế -xã hội-môi trường sinh thái. Việc bảo tồn đa dạng sinh học ở khu vực này được coi là nhiệm vụ cấp bách hiện nay. Bảo vệ rừng là biện pháp cơ bản quyết định đến việc bảo tồn tính đa dạng sinh học của các hệ sinh thái rừng nhiệt đới. Trong thời gian gần đây, quản lý rừng bền vững đã trở thành nguyên tắc trong quản lý kinh doanh rừng. Đây cũng là nhiệm vụ chính của các ban quản lý rừng đặc dụng tại các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn thiên nhiên, nơi lưu giữ nguồn gen sinh vật rừng, mẫu chuẩn hệ sinh thái rừng Quốc gia. Các quy luật cấu trúc bên trong các hệ sinh thái rừng nhiệt đới ẩm và các mối quan hệ qua lại giữa các thành phần bên trong và bên ngoài hệ sinh thái vốn còn nhiều điều bí ẩn đối với các nhà lâm sinh học. Ngày nay, các quy luật vận động này đã dần được phát hiện và được làm sáng tỏ bằng việc ứng dụng phương pháp định lượng trong nghiên cứu sự phong phú và đa dạ ng sinh học loài đã hỗ trợ hữu ích trong việc quản lý rừng bền vững, trước hết là tầng cây gỗ - một yếu tố chủ đạo của rừng . Đây chính là cơ sở khoa học cho các giải pháp điều tiết có lợi về sinh trưởng, phát triển của cá thể cũng như sinh thái quần xã. Do vậy, việc ứng dụng phương pháp này là rất cần thiết, vừa có ý nghĩa lý luận vừa có ý nghĩa thực tiễn và nên được đánh giá trong bối cảnh lý thuyết cũng như vấn đề ứng dụng phương pháp nghiên cứu này còn mới mẻ. Hiện những nghiên cứu ở khu vực Bắc Trung Bộ về cấu trúc, sự phong phú và đa dạng sinh học loài mang tính chất định lượng còn chưa nhiều và hầu như chưa có đề tài nào đề cập một cách tỷ mỷ. Xuất phát từ thực tiễn đó, nên đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài của các trạng thái rừng giàu Bắc Trung Bộ nhằm đề xuất giải pháp quản lý rừng bền vững” được tiến hành, nhằm góp phần cung cấp thêm những thông tin cần thiết phục vụ các hoạt động bảo tồn đa dạng sinh học ở khu vực một cách hiệu quả.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Quan điểm về cấu trúc quần xã thực vật rừng Theo quan điểm của các nhà lâm sinh, cấu trúc rừng ( forest structure) là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các thành phần trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc tính sinh thái khác nhau có thể chung sống hài hòa và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên [26]. Cũng theo quan điểm này, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] cho rằng: cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian. Còn trên quan điểm sản lượng, Husch, B. (1982) [12], cấu trúc là sự phân bố kích thước của loài và cá thể trên diện tích rừng. Như vậy, cấu trúc lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Do đó, cấu trúc phản ánh mối quan hệ giữa sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trường. Trên q uan điểm sinh thái thì cấu trúc chính là hình thức bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái. Trên quan điểm sản lượng thì cấu trúc rừng phản ánh sức sản xuất của rừng theo điều kiện lập địa. Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc t ổ thành, cấu trúc tầng thứ, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang… Nhìn chung, nghiên cứu cấu trúc đã chuyển từ mô tả định tính sang phân tích định lượng dưới dạng mô hình toán học nhằm khái quát hoá các quy luật của tự nhiên. Trong đó, các quy luật phân bố, tương quan của một số nhân tố điều tra được quan tâm nghiên cứu. 1.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1.2.1. Trên thế giới 1.2.1.1. Phân loại rừng phục vụ kinh doanh Các nhà địa thực vật đã chứng minh rằng các điều kiện địa lý khác nhau có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phân bố từng kiểu rừng, tới đặc trưng cấu trúc, sinh trưởng , tổ thành,… của rừng và hình thành nên các xã hợp thực vật khác nhau. Mỗi một xã hợp thực vật là đại diện tiêu biểu phản ánh khách quan của các điều kiện địa lý.
4 Phân loại rừng theo điều kiện tự nhiên nhằm xác định các đơn vị kinh doanh rừng, tạo điều kiện các hoạt động kinh doanh lợi dụng rừng đạt mục đích với hiệu quả cao. Trên thế giới có nhiều trường phái phân loại rừng khác nhau như: Trường phái của các nước thuộc Liên Xô cũ và một số nước Đông Âu [ 50] trường phái Bắc Âu, trường phái Mỹ và Canada. Mỗi trường phái tuỳ thuộc vào kiểu rừng và mục đích kinh doanh mà lựa chọn các nhân tố chủ đạo phân loại khác nhau, Phùng Ngọc Lan (1986) [22] 1.2.1.2. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N-D1.3) Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính là quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian. Đây là quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Hầu hết các tác giả đều sử dụng hàm toán học để mô phỏng cho quy luật phân bố này. Có thể điểm qua một số công trình tiêu biểu như sau: Meyer (1934), sử dụng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục để mô tả phân bố số cây theo cỡ đường kính, về sau gọi là phư ơng trình Meyer hay hàm Meyer (dẫn theo Hoàng Thị Phương Lan, 2004 [21]). Naslund (1936-1937) đã xác lập luật phân bố Chiarlier kiểu A để nắn phân bố số cây theo cỡ kính của các lâm phần rừng thuần loài đều tuổi (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]). Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài Thông theo mô hình của Schumacher và Coile (dẫn theo Bùi Văn Chúc, 1995 [5]). Còn Loestchau (1973) đã dùng hàm Beta để nắn các phân bố thực nghiệm (dẫn theo Trần Cẩm Tú, 1999 [41]). Diatchenko, Z.N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây theo cỡ đường kính lâm phần Thông ôn đới. J.L.F Batista và H.T.Z Docouto (1992), đã dùng hàm Weibull để mô phỏng phân bố N/D khi nghiên cứu rừng nhiệt đới tại Marsanhoo - Brazin (Theo Phạm Ngọ c Giao, 1995 [9]). Ngoài ra, một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đường cong Poisson, phân bố Poisson, hàm charlier A, hàm charlier B,… để mô phỏng qui luật phân bố này.
5 1.2.1.3. Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N- Hvn) Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao dùng để biểu thị quy luật kết cấu lâm phần theo chiều thẳng đứng. Phương pháp kinh điển được nhiều nhà khoa học sử dụng là vẽ phẫu đồ đứng mà điển hình là công trình của Richards (1952) [35]. 1.2.1.4. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực (Hvn/D1.3) Giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt và tuân theo qui luật: khi tuổi tăng thì đường kính và chiều cao tăng theo và giữa chúng tồn tại mối quan hệ theo dạng đường cong. Và cùng với tuổi tăng lên thì đường cong có xu hướng dịch chuyển lên trên (Tiurin D.V, 1927). Ngoài ra thì độ dốc của đường cong chiều cao giảm theo tuổi (Prodan, 1965) [12]. Một số tác giả đã sử dụng các hàm toán học khá c nhau để biểu thị mối quan hệ này. Có thể điểm qua một vài công trình nghiên cứu điển hình sau: Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1.3. Mỗi cấp đất tác giả lập một đường cong chiều cao bình quân ứng với mỗi cỡ đường kính để có dãy tương quan cho loài và cấp chiều cao. Sau đó dùng phương pháp biểu đồ để nắn dãy tương quan theo dạng đường thẳng của Gehrhardt và Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]). Các tác giả [11] Naslund, M (1929); Assmanm, E (1936); Hohenad l, W (1936); Prodan, M (1944); Meyer, H.A (1952) khi nghiên cứu quan hệ H/D đã đề nghị các dạng phương trình: Michailov, Holler woger. F (1934, 1954) h  a  b1 .d  b2 .d 2 (1.1) 2 d h  1,3  a  b.d 2 (1.2) h  a  b. log d (1.3) h  k .d b (1.4) Krauter, G (1958) và Tiurin, A. V (1931) theo Phạm Ngọc Giao (1995) [9], nghiên cứu tương quan Hvn/D1.3 dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi. Kết quả cho thấy:
6 Khi dãy phân hoá hình thành các cấp chiều cao thì mối quan hệ này không cần xét đến cấp đất hoặc cấp tuổi, cũng không cần xét đến các tác động của hoàn cảnh và tuổi đến sinh trưởng của cây rừng và lâm ph ần, vì những nhân tố này đã được phản ánh trong kích thước của cây, nghĩa là giữa đường kính và chiều cao trong mối quan hệ đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi. Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [15]) đề xuất sử dụng phương trình: 1 b a (1.5) 3 h  1,3 d Kennel, R (1971) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9], ứng dụng các quan hệ này để lập biểu cấp chiều cao cho lâm phần và khuyến nghị: Để mô phỏng sự biến đổi của quan hệ Hvn/D1.3 theo tuổi trước hết tìm phương trình thích hợp cho lầm phần, sau đó xác lập mối quan hệ của các tham số theo tuổi. Curtis, R.O (1967) (dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7]) đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đường kính và tuổi theo dạng phương trình: 1 1 1 Log h  d  b1 .  b2 .  b3 . (1.6) d A d .A Như vậy, để biểu thị quan hệ tương quan giữa đường kính và chiều cao có thể sử dụng nhiều dạng phương trình. Nhìn chung, để biểu thị đường cong chiều cao thì phương trình Parabol và phương trình Logarit được dùng nhiều nhất. 1.2.1.5. Tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực (Dt/D1.3) Tán cây là chỉ tiêu biểu thị không gian dinh dưỡng của cây và là chỉ tiêu quan trọng để xây dựng mô hình mật độ tối ưu cho lâm phần. Giữa tán cây và đường kính luôn tồn tại mối quan hệ. Qua nghiên cứu, các tác giả Erich (1928), Ahken.J.D (1948), Miller.J (1953), Holler woger.F (1954),…(dẫn theo Hoàng Văn Dưỡng, 2000 [7]) đều cho rằng, phương trình thể hiện tốt nhất mối qua n hệ này là phương trình đường thẳng:
7 Dt  a  b.D1.3 (1.7) 1.2.2.6. Hình thái phân bố cây trên mặt đất Đây là vấn đề rất được nhiều nhà sinh thái và lâm học quan tâm trong nghiên cứu sinh thái quần thể, cụ thể là một số công trình sau: Các phương pháp được tiến hành với mẫu là những ô vuông có độ lớn xác định. Nói chung, đây là những phương pháp đơn giản nhưng độ chính xác lại phụ thuộc vào độ lớn của các ô vuông. Mức độ phù hợp theo tiêu chuẩn  2 thường phụ thuộc vào hệ số gộp tổ đối của các tổ có tần số lý thuyết nh ỏ hơn 5. Như trong công trình Greig-Smith (1957) đã đề cập đến một s ố phương pháp hình vuông và khoảng cách. Blackman (1935) và một số tác giả khác thì sử dụng phân bố  2 để so sánh phân bố thực nghiệm. Clapham (1936) và Blackman (1942) đã vận dụng phương sai tương đối (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [ 46]). Moore (1953) sử dụng tiêu chuẩn I -Test. Tiêu chuẩn này dựa vào tần số của tổ thứ nhất và thứ 3 trong bảng phân bố thực nghiệm. David và Moore (1954) đề nghị sử dụng chỉ số nhóm (Idex of Clumping). Tiêu chuẩn này chủ yếu phụ thuộc vào hệ số biến động (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [46]). Mc Ginneig (1936) sử dụng tỷ số bình phương chênh lệch giữ a mật độ lý thuyết và thực tế với bình phương của mật độ lý thuyết . Whitford (1949) đề xuất ứng dụng tỷ số phong phú về tần số (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [46]). Clack và Evans (1954) vận dụng phương pháp khoảng cách thứ nhất đến các cây làm chuẩn để kiểm tra hình thái phân bố thực vật trên diện tích sống của chúng. Phương pháp này được Morisita (1957) và Thompson (1956) phát triển cho trường hợp khoảng cách thứ i từ cây chuẩn. Sau đó là phương pháp của Mawson (1968) áp dụng cho trường hợp khoảng cách thứ i từ các điểm chuẩn. Ông đã chỉ ra rằng phương sai của trung bình mẫu là đặc trưng cho kiểu phân bố, trung bình cộng khoảng cách là tham số mật độ tổng thể (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [46]). Hopkin (1854) sử dụng quan hệ giữa bình phương trung bìn h khoảng cách từ những điểm chọn xác định đến cây bên cạnh và trung bình bình phương khoảng cách
8 từ cây chọn ngẫu nhiên đến cây bên lân cận. Pielou (1959) đã phát triển một chỉ số không ngẫu nhiên dựa vào phương pháp khoảng cách của Skellam (1952). Prodan (1962) thì lại quan tâm đến quan hệ giữa những khoảng cách có thứ bậc khác nhau từ một điểm chọn xác định ngẫu nhiên và từ cây chọn ngẫu nhiê n (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [46]). Holgate (1965) đề nghị sử dụng hai phương pháp kiểm tra dựa vào quan hệ giữa khoảng cách thứ s và khoảng cách thứ t từ một điểm chọn ngẫu nhiên (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [46]). Những phương pháp này tương đối đơn giản và chủ yếu là dựa vào mẫu các ô quan sát ngẫu nhiên hoặc khoảng cách giữa các cây trong quần thể, một số nhà lâm học nước ta đã vận dụng phương pháp này để kiểm tra hình thái phân bố nhiều loại rừng khác nhau (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 2007 [46]). 1.2.2. Ở Việt Nam 1.2.2.1. Phân loại rừng Năm 1960, Loestchau đã đưa hệ thống phân loại rừng theo trạng thái hiện tại để đáp ứng các khâu điều tra rừng gỗ nhỏ ở Quảng Ninh. Năm 1966 công trình đã được chính tác giả bổ sung mang tên: Phân chia kiểu trạng thái và phương hướng kinh doanh rừng hỗn giao thường xanh lá rộng nhiệt đới. Sau khi được s ử dụng phổ biến, Viện Điều Tra quy hoạch rừng đã có những cải tiến hệ thống phân loại phù hợp hơn với đặc điểm rừng nước ta. Thái Văn Trừng (1978) [38] đưa ra hệ thống phân loại sinh thái phát sinh, tác giả chia rừng Việt Nam thành 14 kiểu thảm thực vật, nhưng các đơn vị cấp t hấp phục vụ cho kinh doanh lợi dụng rừng chưa được nghiên cứu đầy đủ. H.Thomoius (1978) đã căn cứ vào chỉ số khô hạn của M.I Buduko (1956) để sắp xếp rừng Việt Nam thành 16 dạng thực bì trong đó có 12 dạng thực bì khí hậu, 4 dạng thực bì thổ nhưỡng. Nguyễn Hồng Quân, Trương Hồ Tố, Hồ Viết Sắc (1981) [49] đã dựa vào các chỉ tiêu chính: Trạng thái hiện tại, mức độ bị tác động, cấp sản xuất của lâm phần và các chỉ tiêu phụ: Khả năng tái sinh tự nhiên, tình trạng đất đai (độ dốc và độ dày tầng
9 đất ) tiến hành phân loại rừng Khộp (Rừng thưa lá rộng rụng lá) nhằm phục vụ cho công tác điều chế rừng Khộp. Vũ Đình Huề (1984) [15] đã đề nghị lấy kiểu rừng (Forest type) làm đơn vị phân loại trên chỉ tiêu phụ: Khả năng tái sinh tự nhiên, tình hình đất đai (độ dốc và đ ộ dày tầng đất) cơ sở hai chỉ tiêu là trạng thái rừng loại hình xã hợp thực vật. Vũ Biệt Linh (1984) [48] khi bàn về vấn đề phân chia rừng theo hệ thống phân loại kinh doanh đã được xác định cho rằng cần phân chia rừng và đất rừng theo mục đích, nội dung, phương thức, biện pháp kinh doanh, tạo điều kiện kinh doanh có hiệu quả. Vũ Đình Phương (1985 -1988) [28], [29], [30] dựa vào 5 nhân tố là nhóm sinh thái tự nhiên, các giai đoạn phát triển và sinh thái của rừng, khả năng tái sinh bằng con đường tái sinh t ự nhiên, đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng để phân chia rừng thành các lô rừng khác nhau phục vụ thiết thực cho công tác điều chế rừng ở các khu rừng Tây Nguyên và Quảng Ninh, rất hiệu quả khi cường độ kinh doanh cao. Bảo Huy (1993) [17] đã xác định trạng thá i rừng hiện tại của các lâm phần rừng Băng Lăng (Largerstroe miacaliculata Krus) ở Tây Nguyên theo hệ thống phân loại của Loschau, tác giả cũng xác định các loại hình xã hợp thực vật với các ưu hợp khác nhau thông qua trị số IV%. Như vậy, có nhiều tác giả trong và ngoài nước đều cho rằng việc phân chia loại hình rừng tự nhiên ở nước ta là tối cần thiết đối với nghiên cứu cũng như trong sản xuất, đặc biệt là bảo tồn sinh học. Nhưng tuỳ từng mục tiêu đề ra mà xây dựng các phương pháp khác nhau nhưng đề u nhằm mục đích làm rõ thêm các đặc điểm của đối tượng nghiên cứu. Cấu trúc của thảm thực vật rừng đã đặt nền móng cho việc phân chia rừng tự nhiên nước ta một cách tổng quát. Phương pháp phân chia loại hình rừng của Loetschau đơn giản, dễ sử dụng và không đòi hỏi người thực hiện phải có trình độ cao, rất hữu hiệu trong thống kê tài nguyên rừng nhưng lại không định hướng được cho các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác độn g vào đối tượng . Phương pháp của Vũ Đình Phương tỷ mỉ hơn và cho ta những thông số về thực trạng rừng hiện tại không chỉ ở góc độ về trữ lượng vì vậy người quản lý dễ phác hoạ được các biện
10 pháp quản lý lâm sinh tác động vào rừng. Ph ương pháp này tỏ ra hữu hiệu ở nơi có trình độ kinh doanh cao và tương đối ổn định [34]. 1.2.2.2. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N-D1.3) Ở nước ta, trong những năm qua nhiều nhà Lâm học nước ta đã có những đóng góp quan trọng trong việc nghiên cứu cấu trúc nhất là rừng tự nhiên. Cụ thể: Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] dùng hàm Meyer và họ đường cong P oisson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo đường kính làm cơ sở cho việc lập biểu thể tích và độ thon cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam. Nguyễn Hải Tuất (1975,1982, 1990) [42], [43], [44] đã sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và vận dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể. Nguyễn Văn Trương (1983) [39] đã thử nghiệm dùng các hàm mũ, Logarit và phân bố Poisson để biểu thị cấu trúc số cây theo cấp kính của rừng tự nhiên hỗn loài, kết quả cho thấy chỉ có riêng phân bố P oisson không đem lại hiệu quả cao. Bảo Huy (1988,1993) [16], [17] thử nghiệm 5 dạng phân bố lý thuyết là Poisson, Khoảng cách, Hình học, Meyer và Weibull để mô phỏng cấu trúc rừng Bằng Lăng ở Tây Nguyên. Trần Văn Con (1991), Lê Minh Trung (1991) [39] đã thử nghiệm một số phân bố xác suất mô tả phân bố N-D1.3 đều cho nhận xét là phân bố Weibull thích hợp nhất cho rừng tự nhiên ở Đắc Lắc. Nguyễn Ngọc Lung (1991) [24] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ở Hương Sơn, Kon Hà Nừng và một số địa phương khác thấy rằng: phân bố số cây theo cỡ đường kính tuân theo phân bố giảm kiểu Meyer ở rừng nguyên sinh và thường xuất hiện một đỉnh ngay sau cỡ đường kính nhỏ nhất và có thể có một đỉnh quá thành thục ở cỡ đường kính lớn. Lê Sáu (1996) [34] sử dụng hàm Weibull mô phỏng phân bố đường kính và chiều cao cho rừng tự nhiên ở Kon Hà Nừng, Tây Nguyên.
11 Trần Cẩm Tú (1999) [41] sử dụng hàm Weibull và hàm Khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N-D1.3 cho tổng thể rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác đã khẳng định: cả hai hàm đều mô phỏng tốt quy luật phân bố N -D1.3, tuy nhiên với việc xuất hiện phổ biến đỉnh đường cong ở cỡ kính 12cm thì hàm Khoảng cách đã thể hiện tính phù hợp hơn. Phạm Ngọc Giao (1995) khi nghiên cứu quy luật phân bố N-D1.3 cho rừng thông đuôi ngựa vùng Đông Bắc đã chứng minh tính thích ứng của hàm Weibull và xây dựng mô hình cấu trúc đường kính cho lâm phần thông đuôi ngựa. Vũ Tiến Hinh (1985, 1986, 1990) đã thử nghiệm một số phân bố lý thuyết để nắn phân bố N -D1.3 một số loài cây trồ ng và đi đến kết luận: Phân bố Weibull là phân bố thích hợp nhất. Lê Hồng Phúc (1996) đã vận dụng quy luật phân bố Weibull để nắn phân bố N-D1.3 rừng Thông ba lá Đà Lạt, Lâm Đồng. Nhìn chung, khi xây dựng mô hình cấu trúc N -D1.3, với rừng trồng thuần loài đều tuổi, các tác giả thường sử dụng hàm Weibull còn với rừng tự nhiên hỗn giao khác tuổi thì sử dụng phân bố khoảng cách, phân bố giảm là phù hợp hơn. 1.2.2.3. Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N-Hvn) Các nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) [1 0] cho thấy, phân bố số cây theo cỡ chiều cao ở các lâm phần rừng tự nhiên hay trong từng loài cây thường có nhiều đỉnh, phản ánh kết cấu tầng phức tạp của rừng chặt chọn. Thái Văn Trừng (1978) [38] trong công trình nghiên cứu của mình đã đưa ra kết quả nghiên cứu cấu trúc tầng cây gỗ rừng loại IV. Gần đây, một số tác giả như Bảo Huy (1993) [17], Đào Công Khanh (1996) [19] đã nghiên cứu phân bố N -Hvn để tìm tầng tích tụ tán cây. Các tác giả đều đi đến nhận xét chung là phân bố N -Hvn có dạng một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và mô tả thích hợp bằng hàm Weibull. Lê Sáu (1996) [34] cũng đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng quy luật phân bố N-Hvn ở rừng tự nhiên Kon Hà Nừng – Tây Nguyên và đi đến kết luận: Hàm Weibull rất phù hợp để mô phỏng phân bố N-Hvn thực nghiệm.
12 Trần Cẩm Tú (1999) [41] khi nghiên cứu quy luật phân bố N-Hvn đã sử dụng phương pháp vẽ phẫu diện đồ đứng của rừng kết hợp với việc sử dụng hàm Weibull để nắn phân bố N -Hvn, kết quả cho thấy hàm Weibull mô phỏng tốt cho quy luật cấu trúc N-Hvn ở đây. Nguyễn Thành Mến (2005) [25] sử dụng các hàm Weibull, Meyer và hàm Khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N-Hvn thực nghiệm ở các khu rừng tự nhiên lá rộng thường xanh sau khai thác ở Phú Yên, kết quả cho thấy hàm Meyer và hàm Khoảng cách tỏ ra không phù hợp, riêng hàm Weibull với độ mềm dẻo hơn đã mô phỏng tốt cho quy luật phân bố N-Hvn. 1.2.2.4. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực (Hvn/D1.3) Quy luật tương quan giữa H/D là quy luật cơ bản và quan trọng trong hệ thống các quy luật cấu trúc lâm phần. Việc nghiên cứu mối quan hệ này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng và được nhiều tác giả quan tâm. Có thể kể đến một số công trình nghiên cứu sau: Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] khi nghiên cứu rừng tự nhiên nước ta đã thử nghiệm 5 dạng phương như sau: h  a 0  a1 .d  a 2 .d 2 (1.8) Logh  a  b. log d (1.9) h  a  b. log d (1.10) h  a0  a1.d  a2 . log d (1.11) h  a 0  a1 .d  a 2 .d 2  a3 .d 3 (1.12) Kết quả cho thấy, cả 5 dạng phương trình trên đều phù hợp, trong đó 2 phương trình (1.9) và (1.11) được chọn làm phương trình lập biểu cấp chiều cao. Vũ Văn Nhâm (1988) [27] sử dụng phương trình (1.1 0) để xác lập quan hệ Hvn/D1.3 cho lâm phần Thông đuôi ngựa làm cơ sở lập biểu thương phẩm.
13 Tương tự, Phạm Ngọc Giao (1995) [9], cũng sử dụng phương trình logarit một chiều (1.10) để mô tả mối quan hệ giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các lâm phần Thông đuôi ngựa. Bảo Huy (1993) [17] khi nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng nửa rựng lá Bằng lăng, rụng lá ưu thế Bằng lăng, Cẩm xe, Kháo và Chiêu liêu đã thử nghiệm 4 dạng phương trình: h  a  b.d (1.13) h  a  b. log d (1.14) log h  a  b. log d (1.15) log h  a  b.d (1.16) Kết quả lựa chọn được hàm (1.15) là phù hợp nhất. Đào Công Khanh (1996) [19], Trần Cẩm Tú (1999) [41] đã chọn phương trình LogHvn = a + b.logD1.3 để biểu diễn quan hệ H vn/D1.3 cho rừng tự nhiên hỗn loài ở Hương Sơn - Hà Tĩnh. Hoàng Văn Dưỡng (2000) [7] đã sử dụng các dạng hàm (1.14), (1.15), (1.16) để nghiên cứu quan hệ H vn/D1.3 cho các lâm phần Keo lá tràm ở một số tỉnh khu vực Miền Trung. Kết quả, tác giả đã lựa chọn quan hệ dạng hàm (1.14) để biểu thị mối quan hệ Hvn/D1.3. Nguyễn Thành Mến (2005) [25] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thường xanh sau khai thác ở tỉnh Phú Yên đã sử dụng các hàm: h  a 0  a1 .d  a 2 .d 2 (1.17) log h  a  b. log d (1.18) h  a  b. log d (1.19) h  a.D b (1.20) Kết quả cho thấy cả bốn hàm đều biểu thị tốt mối quan hệ này.
14 1.2.2.5. Tương quan giữa đường kính tán với đường kính ngang ngực (Dt/D1.3) Vũ Đình Phương (1985) [28] đã thiết lập quan hệ D t/D1.3 cho một số loài cây lá rộng, như Ràng ràng, Lim xanh, Vạn trứng, Chò chỉ ở lâm phần hỗn giao khác tuổi, qua đó tác giả khẳng định, quan hệ giữa D t với D1.3 tuân theo dạng phương trình đường thẳng: D t=a + b.D1.3 Nguyễn Ngọc Lung và các cộng sự (1985) [23] đã xây dựng biểu tỉa thưa tạm thời và biểu thể tích cây đứng tạm thời cho Keo lá tràm trên cơ sở xác lập mối quan hệ Dt/D1.3 và mối quan hệ giữa các nhân tố điều tra với thể tích thân cây. Phạm Ngọc Giao (1995) [9] khi nghiên cứu mô hình động thái các lâm phần Thông đuôi ngựa khu vực Đông Bắc đã xây dựng mô hình động thái tương quan Dt/D1.3 và cho thấy chúng tồn tại dưới dạng đường thẳng. Trần Cẩm Tú (1999) [41] cũng sử dụng phương trình đường thẳng để nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác ở Hương Sơn, Hà Tĩnh . Ngoài ra còn kể đến các công trì nh nghiên cứu của các tác giả Vũ Tiến Hinh, Ngô Kim Khôi, Lê Sáu cũng đề cập tới việc nghiên cứu quy luật này. Các tác giả đều có cùng quan điểm, tương quan D t/D1.3 sử dụng phương trình đường thẳng là thích hợp nhất. Trên cơ sở đó, dự đoán diện tích tán b ình quân và xác định mật độ tối ưu cho từng lâm phần. Nhìn chung, có nhiều dạng hàm toán học khác nhau, việc sử dụng hàm nào cần căn cứ vào dãy tần số phân bố thực nghiệm, cũng tức là phải dựa vào qui luật vận động vốn có của rừng (đối tượng nghiên cứu c ụ thể) và kinh nghiệm của từng tác giả). 1.2.2.6. Hình thái phân bố cây trên mặt đất Nghiên cứu hình thái phân bố số cây trên mặt đất đã được một số chuyên gia lâm học nước ta quan tâm nhưng chưa có nhiều kinh nghiệm.
15 Lê Sáu (1996) sử dụng phương pháp ô ngẫu nhiên hệ thống đã phát hiện nhiều kiểu phân bố khác nhau ở Kon Hà Nừng nhưng chủ yếu là dạng phân bố ngẫu nhiên và cách đều kể cả trường hợp có ưu hợp thực vật. [46] Bằng phương pháp kiểm tra mức độ sai khác giữa số trung bình khoảng cách từ một cây chọn ngẫu nhiên đến cây gần nhất đến số trung bình lý thuyết dễ dàng xác định sự thành thục của rừng tự nhiên. Kết quả nghiên cứu ở một số trạng thái rừng ở Hoành Bồ Quảng Ninh cho thấy phần lớn trạng thái rừng loại IV, IIIA3,... có kiểu phân bố cách đều . Trái lại một số loại rừng non IIA, IIB đang phân hoá mạnh về chiều cao và đường kính cũng như về khoảng cách sống hoặc những nơi khai thác mạnh thì có phân bố cụm [46] 1.3. Nhận thức về đa dạng sinh học Khái niệm ĐDSH thực sự là một khái niệm rất mới mẻ, nó chỉ mới xuất hiện trên thế giới cách đây vài chục năm. Ở Việt Nam khái niệm ĐDSH bắt đầu xuất hiện vào những năm đầu của thập kỷ 90. Thuậ t ngữ Đ DSH (Biodiversity) xuấ t hiệ n đầ u tiên trong bài viế t của Lovejoy (1980), Norse và Mcmanus (1980), lúc này ĐDSH được hiểu là tổng số các loài sinh vậ t đang tồn tạ i. Sau đó, thuật ngữ nà y còn tiế p tụ c đượ c nhắc đến và bàn luận nhiều trên các diễn đàn khoa học, như trong công trình của Wilson (1982), chương trình môi trường của Liên Hợp Quốc (1987),… cho tới khi Hội nghị thượng đỉ nh thế giới về môi trườ ng và phát triển bền vững ở Rio De Janero Brazil diễn ra thì khái niệm hoàn chỉnh về ĐDSH mới được đưa ra. Theo khái niệm này, ĐDSH được hiểu là “Sự phong phú của mọi cơ thể sống có từ tất cả các nguồn trong các hệ sinh thái trên cạn, dưới nước, ở biển và mọi tổ hợp sinh thái mà chúng tạo nên” [32]. Theo Công ước đa dạng mà Việt Nam trở thành thành viên từ năm 1992 thì ĐDSH có nghĩa là sự phong phú của các sinh vật sống của tất cả các nguồn sống gồm các hệ sinh thái trên cạn, hệ sinh vật biển và các hệ sinh thái khác dưới nước, và tập hợp các hệ sinh thái mà các sinh vật chỉ là một phần: ĐDSH bao gồm sự đa
16 dạng trong một loài, sự đa dạng giữa các loài và sự đa dạng hệ sinh thái. Nói cách khác ĐDSH là dự đa dạng của sự sống ở các cấp độ và các tổ hợp. Với 3 cấp độ chủ yếu là đa dạng hệ sinh thái, đa dạng về loài và đa dạng di truyền. + Đa dạng di truyền (Genetic diversity): là sự phong phú những biến dị trong cấu trúc di truyền của các cá thể bên trong loài hoặc giữa các loài, những biến dị di truyền bên trong hoặc giữa các quần thể. + Đa dạng loài (Species diversity): là sự phong phú của các loài được tìm thấy trong các hệ sinh thái tại một vùng lãnh thổ nhất định thông qua việc điều tra, kiểm kê. + Đa dạng hệ sinh thái (Ecosystem diversity): là sự phong phú của các kiểu hệ sinh thái khác nhau ở cạn cũng như dưới nước tại một vùng nào đó. Trong đó, hệ sinh thái là hệ thống bao gồm sinh vật và môi trường tác động lẫn nhau mà ở đó thực hiện vòng tuần hoàn vật chất , năng lượng và trao đổi thông tin . Sự phân bố đa dạng và phong phú về loà i chịu ảnh hưởng bởi những điều kiện địa hình, khí hậu và môi trường (Diamond, 1988; Currie, 1991). ĐDSH vùng nhiệt đớ i sẽ cao hơn vùng ôn đớ i, nơi có bức xạ mặ t trờ i cao, địa hình phức tạ p sẽ cao hơn nơi có bức xạ mặt trời thấp, địa hình đồng nhất. Theo vĩ độ, đối với tất cả các nhóm loài, đa dạ ng hệ sinh thái trên cạ n cũ ng như dướ i nước, tính đa dạng loài tăng từ hai cực trái đất về xích đạo, nhưng số lượng cá thể trong cùng mộ t loài lại giảm đi (R.B. Primach, 1993) [26]. Khi đề cập đến giá trị của đa dạng sinh học, McNeely và đồng nghiệp đã chia thành hai loại giá trị: Đó là giá trị trực tiếp và giá trị gián tiếp. Giá trị trực tiếp là những giá trị thu được từ các sản phẩm sinh vật được con người trực tiếp khai thác và sử dụng. Giá trị sử dụng cho tiêu thụ bao gồm lương thực, thực phẩm, thuốc men, năng lượng và những loại sản phẩm tiêu dùng cho gia đình mà người dân sống gần thiên nhiên khai thác hàng ngày. Giá trị gián tiếp là những lợi ích do đa dạng sinh học mang lại cho cả cộng đồng . Như vậy, giá trị gián tiếp của đa dạng sinh học bao gồm cả chất lượng nước, bảo vệ đất, dịch vụ nghỉ mát, thẩm mỹ, phục vụ giáo dục,
17 nghiên cứu khoa học, điều hoà khí hậu và tích luỹ cho xã hội tương lai. Gía trị gián tiếp cũng bao gồm các quá trình xảy ra trong môi trường và các chức năng bảo vệ của hệ cinh thái. Đó là những lợi ích không đo đếm được nhiều khi là vô giá (dẫn theo Phạm Nhật, 2001) [54]. Ở Việt Nam, năm 1995 thu nhập từ ĐDSH ước tính đạt 2 tỷ USD và cho đến cuố i năm 2004 con số nà y đã lên tớ i gần 7 tỷ USD [34]. ĐDSH đem lại ngày càng tăng, nhất là tại các nước đang phát triển - nơi có các cảnh quan đẹp và hệ sinh học phong phú. 1.4. Nghiên cứu Đa dạng sinh học khu hệ thực vật Từ hai thế kỷ qua, các tác giả trong và ngoài nước đã công bố nhiều công trình nghiên cứu về ĐDSH. Dưới đây, đề tài chỉ điểm qua một số công trình nghiên cứu hệ thực vật và thảm thực vật tiêu biểu liên quan đến nội dung nghiên cứu. 1.4.1. Trên thế giới Các công trình nghiên cứu về hệ thực vật đầu tiên trên thế giới bắt đầu xuất hiện vào thế kỷ 19 - 20, điển hình nh ư: Thực vật chí Hồng Kông (1861), Thực vật chí Australia (1866), Thực vật chí vùng Tây Bắc và Trung tâm Ấn Độ (1874), Thực vật chí Ấn Độ, gồm 7 tập (1872), Thực vật chí Miến Điện (1877), Thực vật chí Malaysia (1922 - 1925), Thực vật chí Hải Nam (1972 - 1977), Thực vật chí Đông Nam (1977). Ở Nga, A.I Tolmachop (1928 - 1932) khi nghiên cứu hệ thực vật rừng nhiệt đới đưa ra nhận định, số loài trong một hệ thực vật th ường là 1500 - 2000 loài (dẫn theo Nguyễn Bá Thụ, 1995 [36]). 1.4.2. Ở Việt Nam Ở Việt Nam, các công trình chủ yếu là của các tác giả ng ười nước ngoài và được nghiên cứu theo h ướng kiểm kê thành phần loài trên phạm vi không gian rộng lớn. Trước hết, cần phải kể đến bộ Thực vật chí đại cương Đông Dương, gồm 7 tập của tác giả người Pháp Lecomte et al (1905 - 1952). Trong công trình này, tác giả đã kiểm kê được 7004 loài thực vật bậc cao có mạch, thuộc 1850 chi, 290 họ, trong đó có 64 chi đặc hữu chiếm 3% tổng số chi và 2084 loài đặc hữu, chiếm 17,5% tổng số