Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau tại huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá

Chia sẻ: Tri Lễ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:112

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn góp phần bổ sung và hoàn thiện những kết quả nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy, làm cơ sở đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh nuôi dưỡng rừng tại huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa.

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 tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau tại huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá

i LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành theo chương trình đào tạo Cao học Khóa 17 Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam và đánh giá kết quả học tập của khoá học. Được sự đồng ý của Khoa Sau đại học, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Hoàng Kim Ngũ, tôi thực hiện đề tài: "Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau tại huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá" Tôi xin chân Thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm Nghiệp, Khoa sau Đại học, các thầy cô giáo. Đặc biệt cảm ơn PGS.TS. Hoàng Kim Ngũ, người trực tiếp hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và giành những tình cảm tốt đẹp cho tôi trong thời gian học tập cũng như quá trình hoàn thành luận văn. Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn Ban quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn sông Chu, đã nhiệt tình giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi thu thập số liệu tại cơ sở và thời gian học tập nghiên cứu. Xin cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành đề tài này. Mặc dù đã làm việc rất nỗ lực nhưng do hạn chế về thời gian nghiên cứu, nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô, các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, kết quả tính toán là trung thực và được trích dẫn rõ ràng. Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 9 năm 2011 Tác giả Nguyễn Văn Thắng
ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa …………………………………………………………………….. Lời cảm ơn ..............................................................................................................i Mục lục .................................................................................................................. ii Danh mục các từ viết tắt và ký hiệu ....................................................................... v Danh mục các bảng ...............................................................................................vi Danh mục các hình ............................................................................................. viii ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................................ 1 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................ 3 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.............................................................. 3 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng ................................................................ 3 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng ................................................................. 7 1.1.3. Nghiên cứu về tính đa dạng loài thực vật trong quá trình phục hồi rừng .............................................................................................................. 12 1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ............................................................ 15 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng .............................................................. 15 1.2.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng ............................................................... 17 1.2.3. Nghiên cứu về tính đa dạng thực vật trong quá trình phục hồi rừng. 21 1.2.4. Một số nghiên cứu về rừng phục hồi sau nương rẫy ở Việt Nam. .... 22 Chương 2: MỤC TIÊU - GIỚI HẠN - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................................................... 29 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 29 2.1.1. Về mặt lý luận .................................................................................... 29 2.1.2. Về mặt thực tiễn ................................................................................. 29 2.2. Giới hạn nghiên cứu .................................................................................. 29 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................ 29 2.2.2. Khu vực nghiên cứu ........................................................................... 29 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 29 2.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao rừng phục hồi sau nương rẫy với thời gian khác nhau ....................................................................... 30
iii 2.3.2. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên của các giai đoạn phục hồi rừng .............................................................................................................. 30 2.3.3. Đặc điểm tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau .................................................................................................... 30 2.3.4. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho các giai đoạn phục hồi rừng sau nương rẫy ................................................................................ 30 2.4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 30 2.4.1. Quan điểm và phương pháp luận ...................................................... 30 2.4.2. Phương pháp điều tra thu thập số liệu ............................................... 33 Chương 3: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ..................................................................................................................... 42 3.1. Điều kiện tự nhiên ..................................................................................... 42 3.1.1. Vị trí địa lý và diện tích .................................................................... 42 3.1.2. Địa hình .............................................................................................. 42 3.1.3. Khí hậu, thuỷ văn ............................................................................... 43 3.2. Điều Kiện kinh tế - xã hội ......................................................................... 44 3.2.1. Dân số và lao động............................................................................ 44 3.2.2. Hạ tầng cơ sở và dịch vụ .................................................................... 45 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................. 49 4.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao QXTVR có thời gian phục hồi khác nhau .......................................................................................................................... 49 4.1.1. Cấ u trúc tổ thành và mâ ̣t đô ̣ ............................................................. 49 4.1.2. Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che tầng cây gỗ của các giai đoạn phục hồi rừng khác nhau....................................................................................... 58 4.1.3. Phân bố số cây theo đường kính (n/D1.3) và chiều cao (n/Hvn) ........ 60 4.2. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên QXTVR có thời gian phục hồi khác nhau ......................................................................................................... 70 4.2.1. Đă ̣c điể m cấ u trúc tổ thành lớp cây tái sinh....................................... 70 4.2.2. Ngiên cứu đă ̣c điể m cấ u trúc mâ ̣t đô ̣ và tỷ lê ̣ lớp cây tái sinh triể n vo ̣ng.............................................................................................................. 73 4.2.3. Chấ t lươ ̣ng và nguồ n gố c lớp cây tái sinh tự nhiên các QXTVR có thời gian phục hồi khác nhau ....................................................................... 78
iv 4.2.4. Phân bố lớp cây tái sinh theo cấ p chiề u cao ở các Tiểu khu ............. 81 4.2.5. Ảnh hưởng của một số nhân tố đế n tái sinh phu ̣c hồ i rừng sau nương rẫy ...................................................................................................................... 83 4.3. Đặc điểm tính đa dạng loài thực vật trong các QXTVR có thời gian phục hồi khác nhau. .................................................................................................. 86 4.3.1. Chỉ số độ phong phú loài ................................................................... 87 4.3.2. Chỉ số tính đa dạng loài ..................................................................... 87 4.3.3. Chỉ số độ đồng đều của loài ............................................................... 89 4.4. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho các giai đoạn phục hồi rừng phục hồi sau nương rẫy. .......................................................................... 91 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ............................................................ 94 1. Kết luận ........................................................................................................ 94 2. Tồn tại .......................................................................................................... 95 3. Kiến nghị ...................................................................................................... 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ PHỤ LỤC ................................................................................................................
v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU [1] Số hiệu tài liệu tham khảo CTTT Công thức tổ thành ĐDSH Đa dạng sinh học D1.3 Đường kính thân cây tại vị trí 1.3 mét Dt Đường kính tán Hdc Chiều cao dưới cành Hvn Chiều cao vút ngọn IUCN Hiệp hội tổ chức quốc tế n/D1.3 Phân bố cây theo đường kính n/Hvn Phân bố cây theo chiều cao vút ngọn ÔTC Ô tiêu chuẩn ÔDB Ô dạng bản QXTVR Quần xã thực vật rừng SNR Sau nương rẫy UNEP Chương trình môi trường liên hợp quốc WWF Quỹ bảo tồn và bảo vệ thiên nhiên
vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Ký hiệu độ nhiều của thực bì theo Drude 35 4.1 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 4-7 năm Tiểu khu 478 50 4.2 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 8-11 năm Tiểu khu 478 51 4.3 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 12-15 năm Tiểu khu 478 52 4.4. Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 4-7 năm Tiểu khu 490 54 4.5 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 8-11 năm Tiểu khu 490 55 4.6 Tổ thành và mật độ rừng phục hồi gian đoạn 12-15 năm Tiểu khu 490 56 4.7 Phân bố số cây theo đường kính (n/D1.3) rừng phục hồi Tiểu khu 478 61 4.8 Kết quả mô phỏng và kiểm tra về quy luật phân bố N/D1.ở Tiểu khu 490 64 4.9 Kết quả mô phỏng và kiểm tra về quy luật phân bố n/D1.ở Tiểu khu 478 66 4.10 Kết quả mô phỏng và kiểm tra về quy luật phân bố n/D1.ở Tiểu khu 490 68 4.11 Tổ thành lớp cây tái sinh rừng phục hồi ở Tiểu khu 478 71 4.12 Tổ thành lớp cây tái sinh rừng phục hồi ở Tiểu khu 490 72 4.13 Mật độ và tỷ lệ lớp cây tái sinh triển vọng ở Tiểu khu 478 74 4.14 Mật độ lớp cây tái sinh rừng phục hồi sau nương rẫy ở Tiểu khu 490 76 4.15 Chất lượng và nguồn gốc lớp cây tái sinh ở Tiểu khu 478 78 4.16 Tổng hợp mật độ lớp cây tái sinh theo cấp chiều cao Tiểu khu 478 79
vii 4.17 Chất lượng và nguồn gốc lớp cây tái sinh ở Tiểu khu 490 81 4.18 Tổng hợp mật độ lớp cây tái sinh theo cấp chiều cao ở Tỉểu khu 490 82 4.19 Ảnh hưởng của độ tàn che đến tái sinh tự nhiên Tiểu khu 490 83 4.20 Ảnh hưởng của độ tàn che đến tái sinh tự nhiên Tiểu khu 478 84 Chỉ số độ phong phú loài ở các giai đoạn phục hồi rừng theo công 4.21 87 thức của Margalef 4.22. Chỉ số tính đa dạng loài ở các giai đoạn phục hồi 87 Chỉ số tính đa dạng loài các giai đoạn phục hồi rừng theo công thức 4.23 88 của Shannon - Wiener Chỉ số độ đồng đều loài của một số giai đoạn phục hồi rừng theo công 4.24 90 thức của Pielou Chỉ số độ đồng đều loài của giai đoạn phục hồi rừng khác nhau theo 4.25 90 công thức của Alatalo
viii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 4.1 Phân bố n/D1.3 rừng phục hồi giai đoạn 4 70 4.2 Phân bố n/D1.3 rừng phục hồi giai đoạn 8 69 4. 3 Phân bố n/D1.3 rừng phục hồi rừng giai đoạn 12 69 4.4 Phân bố n/D1.3 rừng phục hồi giai đoạn 4 68 4.5 Phân bố n/D1.3 rừng phục hồi giai đoạn 12 67 4.6. Phân bố n/D1.3 rừng phục hồi giai đoạn 8 67 4.7 Phân bố n/Hvn rừng phục hồi giai đoạn 4 66 4.8 Phân bố n/Hvn rừng phục hồi giai đoạn 12 65 4.9 Phân bố n/Hvn rừng phục hồi giai đoạn 8 64 4.10 Phân bố n/Hvn rừng phục hồi giai đoạn 4 63 4.11 Phân bố n/Hvn phục hồi rừng giai đoạn 12 62 4.12 Phân bố n/Hvn rừng phục hồi giai đoạn 8 . 62
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Thường Xuân là huyện miền núi của tỉnh Thanh Hoá, nơi có diện tích rừng tự nhiên và rừng trồng thuộc loại lớn nhất của tỉnh (90.417,96ha), cũng là nơi phân bố rừng nhiệt đới điển hình. Nhưng do hoạt động sản xuất và khai thác, sử dụng quá mức của người dân địa phương và những công trình xây dựng của Nhà nước. Bên cạnh đó công tác quản lý bảo vệ rừng kém hiệu quả làm cho rừng giảm sút nhanh chóng cả về số lượng lẫn chất lượng. Những tác động này đã ảnh hưởng lớn đến khả năng tồn tại của rừng, làm xáo trộn các quy luật cấu trúc và tái sinh tự nhiên của rừng, diễn thế rừng đi theo chiều hướng tiêu cực, đất đai bị thoái hoá, rừng có sức sản xuất thấp và kém ổn định, tuy nhiên việc khôi phục nó không dễ dàng và nhanh chóng được. Trong 10 năm trở lại đây, thực hiện chủ trương chuyển đổi từ nền lâm nghiệp Nhà nước tập trung sang nền lâm nghiệp xã hội, Chính phủ đã giao quyền sử dụng đất lâm nghiệp cho các tổ chức, cá nhân và hộ gia đình để trồng rừng, khoanh nuôi, bảo vệ. Các chủ trương, chính sách này đã có tác động tích cực đến tài nguyên đất và rừng. Từ đó rừng được bảo vệ và dần dần phục hồi trở lại, diện tích rừng ngày càng tăng, đất trống đồi núi trọc giảm. Qua thống kê độ che phủ đã giảm từ 43% năm 1943 xuống 28,4% năm 1990, làm tăng các ảnh hưởng bất lợi của môi trường sống đối với con người như: bão, lũ, hạn hán, ô nhiễm không khí. Trong những năm qua, diện tích rừng có chiều hướng tăng lên. Theo kết quả của chương trình "Tổng kiểm kê toàn quốc, tháng 1/2001", tính đến năm 2000, nước ta có khoảng 10,9 triệu ha rừng, trong đó bao gồm 9,4 triệu ha rừng tự nhiên kể cả những rừng nghèo đã được phục hồi và 1,5 triệu ha rừng trồng, với độ che phủ chung của cả nước là 33,2% đất tự nhiên. Các giải pháp kỹ thuật dựa trên cơ sở lợi dụng triệt để khả năng tái sinh, diễn thế tự nhiên của thảm thực vật cùng với các giải pháp đúng đắn về chính sách đất đai, vốn, lao động đã góp phần nâng cao độ che phủ rừng của cả nước. Tuy nhiên, do những nghiên cứu về cấu trúc rừng phục hồi còn ít, thiếu tính hệ thống nên người ta không dám tác động vào rừng bằng bất kỳ biện pháp kỹ thuật nào, hoặc nếu có thì hiệu quả của các biện pháp tác động không cao gây nhiều hậu quả tiêu cực đối với rừng.
2 Diện tích rừng tự nhiên của huyện Thường Xuân là 90.417,96ha, trong đó rừng phục hồi sau nương rẫy là 38.203,15ha. Nhìn chung rừng tự nhiên vẫn ở tình trạng suy thoái, còn xa mức ổn định và chưa đạt hiệu quả bảo vệ môi trường. Trong thời gian qua, việc khai thác và sử dụng quá mức, công tác quản lý bảo vệ rừng kém hiệu quả; sự xuất hiện thi công công trình thủy điện - thủy lợi Hồ Cửa Đạt huyện Thường Xuân; tuyến đường vành đai phía Tây Thanh Hóa đã làm cho rừng giảm sút nhanh chóng cả về số lượng lẩn chất lượng. Những tác động này đã ảnh hưởng lớn đến khả năng tồn tại của rừng, làm xáo trộn các quy luật cấu trúc và tái sinh tự nhiên của rừng, diễn thế rừng đi theo chiều hướng tiêu cực, đất đai bị thoái hoá, rừng có sức sản xuất thấp và kém ổn định, tuy nhiên việc khôi phục nó không dễ dàng và nhanh chóng được. Thực tiễn đó chứng minh rằng các giải pháp nhằm phục hồi rừng, quản lý rừng bền vững chỉ có thể giải quyết thoả đáng một khi có sự hiểu biết đầy đủ về bản chất quy luật sống của hệ sinh thái rừng và mối quan hệ giữa rừng và hoàn cảnh sinh thái. Do đó nghiên cứu các giải pháp phục hồi rừng được xem là cơ sở quan trọng nhất, giúp các nhà lâm sinh có thể chủ động trong việc xác lập các kế hoạch và biện pháp kỹ thuật tác động chính xác vào rừng, góp phần quản lý và kinh doanh rừng bền vững. Ở nước ta, các công trình nghiên cứu về phục hồi rừng nói chung còn ít và chưa toàn diện, còn thiếu cơ sở khoa học. Đặc biệt ở huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá, một trong những khu vực miền núi trước đây có nhiều rừng Song chưa có đề tài nào nghiên cứu một cách có hệ thống về các biện pháp phục hồi rừng. Xuất phát từ những vấn đề của thực tiễn đặt ra, tôi thực hiện đề tài: "Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tính đa dạng loài thực vật rừng phục hồi SNR với thời gian khác nhau tại huyện Thường Xuân - Tỉnh Thanh Hoá" làm cơ sở cho việc đề xuất các phương pháp phục hồi rừng có hiệu quả cao tại địa phương.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu về rừng tự nhiên đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước quan tâm. Song nhìn chung những nghiên cứu này mới chỉ dừng lại ở việc xây dựng các mô hình chuẩn làm cơ sở khoa học và lý luận cho công tác kinh doanh rừng hiệu quả đáp ứng yêu cầu về kinh tế, xã hội và sinh thái. Những nghiên cứu về cấu trúc bước đầu là định tính, mô tả, nay chuyển sang nghiên cứu định lượng chính xác với sự ứng dụng của toán thống kê và tin học. Tuy vậy, đối tượng rừng tự nhiên rất đa dạng, phong phú và phức tạp về tổ thành loài cây, tầng tán, .v.v. mỗi vùng địa lý khác nhau hình thành nên một kiểu rừng riêng. Cho nên vấn đề nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng còn gặp rất nhiều khó khăn, trở ngại. Dưới đây tôi xin đề cập đến một số nghiên cứu có liên quan đến nội dung đề tài. 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Trên thế giới, việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã được tiến hành từ lâu nhằm xác định cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động vào rừng, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường của rừng. Các công trình của các tác giả Richards, Baur, Catinot, Odum, Van Stennis v.v.. được coi là nền tảng cho những nghiên cứu về cấu trúc rừng, đặc biệt là ở rừng tự nhiên nhiệt đới. Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Có thể kể đến một số tác giả tiêu biểu như: Rollet B (1971), Brung (1970), Loeth et al (1967), ... Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi. a. Nghiên cứu về cấu trúc sinh thái Cấu trúc rừng là một hình thức biểu hiện bên ngoài của những mối quan hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường sống. Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ sinh thái bên
4 trong của quần xã, từ đó có cơ sở để đề xuất các biện pháp tác động, các biện pháp kỹ thuật phù hợp. Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đó được Richards P.W (1952), Baur.G.N (1962), ODum (1971)... tiến hành. Các nghiên cứu này thường nêu lên quan điểm, khái niệm và mô tả định tính về tổ thành, dạng sống và tầng phiến của rừng. Richard P.W (1952) [59], trong tác phẩm rừng mưa nhiệt đới đã nghiên cứu và phân biệt tổ thành cây rất phức tạp và cây rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản, trong những điều kiện lập địa đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Baur G.N. (1967) [2], đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái học nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó ông đã đưa ra những tổng kết hết sức phong phú về các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh nhằm đem lại rừng cơ bản là đều tuổi, rừng không đều tuổi và các phương thức xử lý cải thiện rừng mưa. Catinot R. (1965, 1967) [5], đã biểu diễn các đặc trưng cấu trúc rừng mưa và hình thái của chúng bằng những phẫu đồ rừng, nghiên cứu những cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại và đưa ra những khái niệm dạng sống, tầng phiến… Odum E.P (1971) [58], đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley A.P, năm 1935. Khái niệm hệ sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học. b. Nghiên cứu về cấu trúc hình thái Rừng mưa nhiệt đới đã được nhiều nhà khoa học đi sâu nghiên cứu, như: Rollet (1971) đã mô tả cấu trúc hình thái rừng mưa bằng các phẫu đồ, tác giả cũng nghiên cứu tương quan giữa chiều cao và đường kính, tương quan giữa đường kính tán với D1,3 và biểu diễn chúng bằng các hàm hồi quy.
5 Richards P.W (1952) [59], đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới về mặt hình thái. Tác giả đã phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản, trong những lập địa đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Cũng theo tác giả thì rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, ngoại trừ tầng cây bụi và tầng cây thân cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài cây thân cỏ còn có nhiều loài cây leo đủ hình dạng và kích thước, cùng nhiều thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây. "Rừng mưa thực sự là một quần lạc hoàn chỉnh và cầu kỳ nhất về mặt cấu tạo và cũng phong phú nhất về loài cây". Hệ thống phân loại thảm thực vật rừng đã dựa vào các đặc trưng như cấu trúc và dạng sống, độ ưu thế, kết cấu hệ thực vật hoặc năng xuất thảm thực vật. Ngay từ nửa đầu thế kỷ XIX, Humboldt và Grisebach đã sử dụng dạng sinh trưởng (toàn bộ hình thái hoặc cấu trúc và giai đoạn phục hồi của thực vật) của các loài cây ưu thế và kiểu môi trường sống của chúng để biểu thị cho các nhóm thực vật. Phương pháp hình thái của Humboldt và Grisebach được các nhà sinh thái học Đan Mạch (Warming, 1904; Raunkiaer, 1934) tiếp tục phát triển. Raunkiaer đã phân chia các loài cây hình thành thảm thực vật thành các dạng sống và các phổ sinh học (phổ sinh học là tỷ lệ phần trăm các loài cây trong một quần xã có các dạng sống khác nhau). Tuy nhiên, nhiều nhà sinh thái học cho rằng phân loại hình thái, các phổ dạng sống của Raunkiaer kém ý nghĩa hơn các dạng sinh trưởng của Humboldt và Grisebach. Trong các phương pháp phân loại rừng dựa theo cấu trúc và dạng sống của thảm thực vật, phương pháp dựa vào hình thái bên ngoài của thảm thực vật được sử dụng nhiều nhất. Kraft (1884) lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, ông chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng. Phân cấp của Kraft phản ánh được tình hình phân hoá cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản và dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài đều tuổi.
6 Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi. Sampion Gripfit (1948) khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi có kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp cũng dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng. Richards (1952) [59], phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng dựa vào chiều cao cây rừng. Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về tầng thứ thường đưa ra những nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ giới nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. c. Nghiên cứu định lượng về cấu trúc rừng Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu và được chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả. Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Có thể kể đến một số tác giả tiêu biểu như: Rollet B (1971), Brung (1970), Loeth et al (1967), ... rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu cấu trúc không gian và thời gian của rừng theo hướng định lượng và dùng các mô hình toán để mô phỏng các qui luật cấu trúc (dẫn theo Trần Văn Con, 2001) [12]. Rollet. B (1971) đã mô tả mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi qui, phân bố đường kính bằng các dạng phân bố xác suất. Nhiều tác giả còn sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài thông theo mô hình của Schumarcher và Coil (Belly, 1973). Bên cạnh đó các dạng hàm Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Pearson, Poisson,... cũng được nhiều tác giả sử dụng để mô hình hoá cấu trúc rừng. Một vấn đề nữa có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng đó là việc phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo hay ngoại mạo sinh thái. Cơ sở phân loại rừng theo xu hướng này là đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và một số đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật rừng. Đại diện cho hệ thống phân
7 loại rừng theo hướng này có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO (1973), ... Trong nhiều hệ thống phân loại rừng theo xu hướng này khi nghiên cứu ngoại mạo của quần xã thực vật đã không tách rời khỏi hoàn cảnh của nó và do vậy hình thành một hướng phân loại theo ngoại mạo sinh thái. Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo chủ yếu mô tả rừng ở giai đoạn phục hồi tĩnh. Trên cơ sở nghiên cứu rừng ở giai đoạn phục hồi động Melekhov đã nhấn mạnh sự biến đổi của rừng theo thời gian, đặc biệt là sự biến đổi của tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh và phát triển của rừng. Tóm lại, trên thế giới, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có nhiều công trình nghiên cứu công phu và đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên phục hồi sau nương rẫy còn rất ít. 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện của nó là sự xuất hiện của một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng: dưới tán rừng, chỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy. Vai trò của lớp cây con này là thay thế thế hệ cây già cỗi, và chỗ trống nơi còn hoàn cảnh rừng… Vì vậy, tái sinh rừng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu lâm học, hiệu quả của tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố, vai trò của cây con là thay thế cây già cỗi... Vì vậy hiểu theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Trên thế giới, tái sinh rừng đã được nghiên cứu từ hàng trăm năm trước đây, nhưng từ năm 1930, bước đầu nghiên cứu tái sinh rừng nhiệt đới. Do đặc điểm của rừng nhiệt đới là thành phần loài rất phức tạp, nên
8 trong quá trình nghiên cứu, hầu như các tác giả chỉ tập trung vào các loài cây gỗ có ý nghĩa nhất định. Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới vô cùng phức tạp và còn ít được nghiên cứu. Phần lớn tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa thường chỉ tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng đã ít nhiều bị biến đổi. Van steenis J. (1956) [60] đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng mưa nhiệt đới là tái sinh phân tán liên tục của các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của các loài cây ưa sáng. Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả các cách thức sử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng. Từ đó các nhà lâm sinh học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh. Công trình của Bernard (1954, 1959); Wyatt Smith (1961, 1963) [61] với phương thức rừng đều tuổi ở Mã Lai; Nicholson (1958) ở Bắc Borneo; Donis và Maudoux (1951, 1954) với công thức đồng nhất hoá tầng trên ở Zaia; Taylor (1954), Jones (1960) với phương thức chặt dần tái sinh dưới tán ở Nijêria và Gana; Barnarji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andamann. Nội dung chi tiết các bước và hiệu quả của từng phương thức đối với tái sinh đã được Baur (1967) [2] tổng kết trong tác phẩm: Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa. Richards P.W (1952) [59] tổng kết quá trình nghiên cứu tái sinh cho thấy, cây tái sinh có dạng phân bố cụm, một số có dạng phân bố Poisson. Van Steenis (1956) đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng nhiệt đới đó là tái sinh phân tán liên tục và tái sinh vệt (tái sinh lỗ trống). Hai đặc điểm này không chỉ thấy ở rừng nguyên sinh mà còn thấy ở rừng thứ sinh - một đối tượng rừng khá phổ biến ở rừng nhiệt đới. Nghiên cứu tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi, A. Obrevin (1938) nhận thấy, cây con của các loài ưu thế trong rừng mưa là rất hiếm, ông gọi là hiện tượng "không bao giờ sinh con đẻ cái" của cây mẹ trong thành phần tầng cây gỗ của rừng mưa. Tổ thành loài cây mẹ tầng trên và cây con tầng dưới thường khác
9 nhau rất nhiều, biến đổi không giống nhau giữa các vùng. Vì vậy, tổ thành loài cây trong rừng mưa không ổn định trong không gian và thời gian. Tác giả đưa ra lý luận bức khảm tái sinh, nhưng phần lý giải các hiện tượng đó còn hạn chế, ít sức thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tiễn sản xuất, nhất là khi muốn đưa ra biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm điều khiển tái sinh theo mục đích kinh doanh đã đề ra (dẫn theo Thái Văn Trừng - 1978) [49]. Tuy nhiên, những kết quả quan sát của Davit và P.W Risa (1933), Bơt (1946), Sun (1960), Role (1969) ở rừng nhiệt đới Nam Mỹ lại khác hẳn với nhận định của A.Obrevin. Đó là hiện tượng tái sinh tại chỗ và liên tục của các loài cây và tổ thành loài cây có khả năng giữ nguyên không đổi trong một thời gian dài. Dawkins (1958) đã nói "Dù cho kinh doanh được đưa vào như thế nào, điều suy xét đầu tiên về lâm sinh phải là tái sinh,…". Như vậy có thế nói, vấn đề tái sinh được bàn nhiều, nhất là cách thức xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng. Từ đó các nhà lâm học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh. Công trình của Bernard (1954, 1959), Wyatt Smith (1961, 1963) với phương thức rừng đều tuổi ở Mã Lai, Barnarji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm lá ở Andamann. Nội dung từng phương thức được Baur G.N (1964) [2] tổng kết trong tác phẩm của mình. Về phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927), với diện tích ô đo đếm dao động từ 1-4m2 . Diện tích ô đo đếm nhỏ nên thuận lợi trong điều tra nhưng số lượng ô phải đủ lớn mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (1950) đã đề nghị một phương pháp "điều tra chẩn đoán" mà theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở các giai đoạn phục hồi rừng khác nhau. Đối với rừng nhiệt đới thì các nhân tố sinh thái như nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, thảm tươi là những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tái sinh rừng,
10 cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu, đề cập đến vấn đề này. Baur G.N. (1967) [2] cho rằng, sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển của cây con còn đối với sự nảy mầm và phát triển của cây mầm, ảnh hởng này thường không rõ ràng và thảm cỏ, cây bụi có ảnh hởng đến sinh trưởng của cây tái sinh. Ở những quần thụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhưng chúng vẫn có ảnh hưởng đến cây tái sinh. Nhìn chung ở rừng nhiệt đới, tổ thành và mật độ cây tái sinh thường khá lớn. Nhưng số lượng loài cây có giá trị kinh tế thường không nhiều và được chú ý hơn, còn các loài cây có giá trị kinh tế thấp thường ít được nghiên cứu, đặc biệt là đối với tái sinh ở các giai đoạn phục hồi rừng phục hồi sau nương rẫy. H. Lamprecht (1989) [64] căn cứ vào nhu cầu ánh sáng của các loài cây trong suốt quá trình sống để phân chia cây rừng nhiệt đới thành nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bán chịu bóng và nhóm cây chịu bóng. Kết cấu của quần thụ lâm phần có ảnh hưởng đến tái sinh rừng. I.D.Yurkevich (1960) đã chứng minh độ tàn che tối ưu cho sự phát triển bình thường của đa số các loài cây gỗ là 0,6 - 0,7. Độ khép tán của quần thụ ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con. Trong công trình nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa cây con và quần thụ, V.G.Karpov (1969) đã chỉ ra đặc điểm phức tạp trong quan hệ cạnh tranh về dinh dưỡng khoáng của đất, ánh sáng, độ ẩm và tính chất không thuần nhất của quan hệ qua lại giữa các thực vật tuỳ thuộc đặc tính sinh vật học, tuổi và điều kiện sinh thái của quần thể thực vật (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992) [41]. Trong nghiên cứu tái sinh rừng người ta nhận thấy tầng cỏ và tầng cây bụi qua quá trình sinh trưởng thu nhận ánh sáng, độ ẩm và các nguyên tố dinh dưỡng khoáng của tầng đất mặt đã ảnh hưởng xấu đến cây con tái sinh của các loài cây gỗ. Những quần thụ kín tán, đất khô và nghèo dinh dưỡng khoáng do đó thảm cỏ và cây bụi sinh trưởng kém nên ảnh hưởng của nó đến các cây gỗ tái sinh không đáng kể. Ngược lại, những lâm phần thưa, rừng bị khai thác nhiều, tạo ra nhiều khoảng trống lớn thì tạo điều kiện cho cây bụi thảm tươi phát triển mạnh mẽ. Trong điều kiện đó,
11 chúng sẽ là nhân tố cản trở sự phát triển và khả năng sinh tồn của cây tái sinh. Nếu lâm phần kín, đất khô, nghèo dinh dưỡng cây bụi thảm tươi phát triển chậm tạo điều kiện cho cây tái sinh vươn lên ( Xannikow, 1967: Vipper, 1973) (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 1992) [41]. Như vậy, các công trình nghiên cứu được đề cập ở trên đã phần nào làm sáng tỏ việc đặc điểm tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Đó là cơ sở để xây dựng các phương thức lâm sinh hợp lý. Tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy được một số tác giả nghiên cứu. Saldarriaga (1991) nghiên cứu tại rừng nhiệt đới ở Colombia và Venezuela nhận xét: Sau khi bỏ hoá số lượng loài thực vật tăng dần từ ban đầu đến rừng thành thục. Thành phần của các loài cây trưởng thành phụ thuộc vào tỷ lệ các loài nguyên thuỷ mà nó được sống sót từ thời gian đầu của quá trình tái sinh, thời gian phục hồi khác nhau phụ thuộc vào mức độ, tần số canh tác của khu vực đó (dẫn theo Phạm Hồng Ban) [1]. Kết quả nghiên cứu của các tác giả Lambert et al (1989), Warner (1991), Rouw (1991) [64] đều cho thấy quá trình diễn thế sau nương rẫy như sau: đầu tiên đám nương rẫy được các loài cỏ xâm chiếm, nhưng sau một năm loài cây gỗ tiên phong được gieo giống từ vùng lân cận hỗ trợ cho việc hình thành quần thụ các loài cây gỗ, tạo ra tiểu hoàn cảnh thích hợp cho việc sinh trưởng của cây con. Những loài cây gỗ tiên phong chết đi sau 5-10 năm và được thay thế dần bằng các loài cây rừng mọc chậm, ước tính cần phải mất hàng trăm năm thì nương rẫy cũ mới chuyển thành loại hình rừng gần với dạng nguyên sinh ban đầu. Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy từ 20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn Độ, Ramakrishnan (1981, 1992) đã cho biết chỉ số đa dạng loài rất thấp. Chỉ số loài ưu thế đạt đỉnh cao nhất ở pha đầu của quá trình diễn thế và giảm dần theo thời gian bỏ hoá. Long Chun và cộng sự (1993) đã nghiên cứu đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuangbanna tỉnh Vân Nam, Trung Quốc nhận xét: tại Baka khi nương rẫy bỏ hoá được 3 năm thì
12 có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật, bỏ hoá 19 năm thì có 60 họ, 134 chi, 167 loài. (dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000) [1]. 1.1.3. Nghiên cứu về tính đa dạng loài thực vật trong quá trình phục hồi rừng Loài là một bậc phân loại cơ bản, là một nhóm các cá thể sinh vật có đặc điểm sinh học tương đối giống nhau và có khả năng giao phối. Theo WWF(1989), đã định nghĩa về ĐDSH: “Đa dạng sinh học là sự phồn thịnh của sự sống trên Trái đất, là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật, là những gen chứa đựng trong các loài và là những hệ sinh thái vô cùng phức tạp cùng tồn tại trong môi trường”. Tính đa dạng loài là hình thức biểu hiện của tính đa dạng sinh vật chung, nó là độ lượng về tính phức tạp của cấu trúc và chức năng quần xã, nó bao gồm có mấy hàm ý như sau: Tính đa dạng loài của một khu vực địa lý nhất định, là tính đa dạng loài nghiên cứu trong phạm vi khu vực đó; Là tổng số loài trong khu vực nhất định, chủ yếu theo góc độ phân loại học, hệ thống học và địa lý học đối với việc nghiên cứu tình hình loài động, thực vật trong một khu vực nhất định. Cũng còn được gọi là tính đa dạng loài khu vực. Tính đa dạng loài động thực vật của quần xã hay hệ sinh thái rừng, là nghiên cứu cấu trúc theo chiều nằm ngang - theo góc độ sinh thái học. Ở đây chú trọng ý nghĩa sinh thái học của tính đa dạng loài. Là chỉ trình độ đồng đều về sự phân bố các loài trên phương diện sinh thái học. Thường được nghiên cứu trên một bộ phận diện tích của quần xã hoặc trên các ÔTC, ÔDB, v.v. Từ năm 1943, Wilianms đã đề xuất khái niệm về “Tính đa dạng loài vật“ và Fisher đề xuất khái niệm về chỉ số tính đa dạng loài, cho đến nay cũng đã không ngừng được hoàn thiện thêm về phương pháp xác định tính đa dạng loài của quần xã. Đối với phương pháp xác định không chỉ có phương pháp Magurran, được đánh giá là tương đối tỷ mỉ và chính xác, mà còn có phương pháp của Whaitaker - Xác