Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu động thái cấu trúc quần xã rừng tự nhiên tại Sơn La

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác định được một số đặc điểm và biến đổi cấu trúc rừng lá rộng thường xanh ở Hang Chú – Bắc Yên – Sơn La. Đề xuất được một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho phục hồi và phát triển rừng tự nhiên tại Hang Chú – Bắc Yên – Sơn la. 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 động thái cấu trúc quần xã rừng tự nhiên tại Sơn La

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP -------------------------- -------------------------------- NGUYỄN VĂN CHUYÊN NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI CẤU TRÚC QUẦN XÃ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội – 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------------------- NGUYỄN VĂN CHUYÊN NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI CẤU TRÚC QUẦN XÃ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI SƠN LA Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. HOÀNG KIM NGŨ Hà Nội - 2011
i MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các từ viết tắt..................................................................................i Danh mục bảng................................................................................................ii Danh mục hình...............................................................................................iii ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.................................... 3 1.1. Trên thế giới .......................................................................................... 3 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng .......................................................... 3 1.1.2. Nghiên cứu về động thái rừng ........................................................ 5 1.2. Ở Việt Nam ............................................................................................ 9 1.2.1. Nghiên cứu về phân loại rừng ........................................................ 9 1.2.2. Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng ......................................... 10 1.2.3. Nghiên cứu về động thái cấu trúc rừng ...................................... 11 Chương 2. MỤC TIÊU- GIỚI HẠN- NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 15 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 15 2.1.1. Về lí luận ........................................................................................ 15 2.1.2. Về thực tiễn .................................................................................... 15 2.2. Giới hạn đề tài ..................................................................................... 15 2.3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 15 2.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao ................................ 15 2.3.2. Nghiên cứu động thái tầng cây cao .............................................. 15 2.3.3. Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh cho phục hồi và phát triển rừng ................................................................................................. 16
ii 2.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 16 2.4.1. Phương pháp luận......................................................................... 16 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể .................................................. 17 2.4.3. Phương pháp xử lý nội nghiệp ..................................................... 20 Chương 3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 24 3.1. Điều kiện tự nhiên của huyện Bắc Yên ............................................. 24 3.1.1. Vị trí địa lý ..................................................................................... 24 3.1.2. Địa hình, địa thế ............................................................................ 24 3.1.3. Địa chất, thổ nhưỡng .................................................................... 25 3.1.4. Khí hậu thuỷ văn ........................................................................... 26 3.1.5. Hiện trạng sử dụng đất của huyện Bắc Yên ................................ 27 3.1.6. Tài nguyên rừng ............................................................................ 28 3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội.................................................................... 30 3.2.1. Dân số và lao động ........................................................................ 30 3.2.2 Văn hoá – Xã hội ............................................................................ 31 3.2.3 Cơ sở hạ tầng .................................................................................. 33 3.2.4. Về sản xuất nông nghiệp .............................................................. 35 3.2.5. Thuỷ sản......................................................................................... 39 3.2.6. Sản xuất lâm nghiệp ..................................................................... 40 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................... 43 4.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao ......................................................... 43 4.1.1. Cấu trúc tổ thành .......................................................................... 43 4.1.2. Tính đa dạng loài trong các trạng thái rừng ............................... 46 4.1.3. Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3) .............................. 49 4.1.4. Phân bố số loài cây theo cỡ đường kính (NL/D1.3) .................... 51 4.1.5. Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/Hvn) .................................. 54
iii 4.2. Kết quả nghiên cứu động thái tầng cây cao .................................... 57 4.2.1. Động thái cấu trúc tổ thành.......................................................... 57 4.2.2. Động thái một số nhân tố cấu trúc hình thái............................... 58 4.3. Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh ..................................... 66 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ ……………………………...…..72 1. Kết luận................................................................................................... 72 2. Tồn tại ..................................................................................................... 74 3. Kiến nghị................................................................................................. 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, nhu cầu gỗ và lâm sản ngày càng tăng, kéo theo việc khai thác và sử dụng rừng quá mức, công tác quản lý bảo vệ rừng kém hiệu quả ở nhiều địa phương khiến các khu rừng giảm sút nhanh chóng cả về số lượng và chất lượng. Diễn thế rừng đi theo chiều hướng tiêu cực bởi sự thiếu hụt các loài cây có giá trị, đất đai bị thoái hoá, rừng có sức sản xuất thấp và kém ổn định. Sự mất rừng kéo theo sự suy thoái về các nguồn tài nguyên thiên nhiên khác, đặc biệt là nguồn tài nguyên nước. Hiện nay, nhiều nơi đã xảy ra tình trạng thiếu nước nghiêm trọng. Vì vậy, cuộc sống và sự phát triển kinh tế của các cộng đồng dân cư trong khu vực bị ảnh hưởng, gây khó khăn cho công tác phát triển rừng. Để khắc phục tình trạng trên, Đảng, nhà nước và ngành Lâm nghiệp đã đưa ra nhiều chủ trương chính sách nhằm phát triển bền vững tài nguyên rừng như: chủ trương hạn chế khai thác tiến tới đóng cửa rừng tự nhiên nhằm bảo vệ khoanh nuôi phục hồi rừng, chương trình bảo vệ 9,3 triệu ha rừng hiện có, chương trình trồng mới 5 triệu ha rừng... Trong quản lý rừng, tác động lâm sinh là biện pháp kỹ thuật then chốt để cải thiện và làm cho rừng có cấu trúc phù hợp nhất với mục đích quản lý, nhằm đáp ứng được các yêu cầu đặt ra cho từng loại hình kinh doanh rừng. Tuy nhiên, do thiếu những nghiên cứu cơ bản về hệ thống cấu trúc và tái sinh rừng nên ở nhiều nơi 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 kỹ thuật cũng không cao gây nhiều hậu quả tiêu cực tới rừng. Trên quan điểm sinh thái, đặc điểm cấu trúc thể hiện rõ mối quan hệ qua lại giữa các thành phần của hệ sinh thái rừng và giữa chúng với môi trường. Mỗi khu vực, mỗi điều kiện sinh thái khác nhau sẽ cho những khu rừng có tính đặc thù khác nhau cần được nghiên cứu. Khu vực miền núi phía bắc, diện tích rừng tự nhiên nhiều nhưng hiện nay đang bị suy giảm nghiêm trọng cả về số lượng lẫn chất lượng, các biện pháp kỹ thuật áp dụng ở đây chủ yếu là khoanh nuôi, bảo vệ mà ít có biện pháp tác động mang
2 tính đột phá phát huy tối đa sức sản xuất cũng như các chức năng có lợi khác của rừng, đồng thời vẫn bảo tồn nguồn gen và tính đa dạng sinh học. Thực tiễn đã 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. Do vậy, việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc ở từng khu vực sẽ giúp cho các nhà Lâm học có thể chủ động trong việc xác lập kế hoạch và các biện pháp kỹ thuật tác động chính xác vào rừng, góp phần quản lý kinh doanh rừng lâu bền. Xuất phát từ yêu cầu và thực tiễn đó, đề tài: “ Nghiên cứu động thái cấu trúc quần xã rừng tự nhiên tại Sơn La” được thực hiện nhằm góp phần bổ sung những hiểu biết mới về cấu trúc quần xã thực vật rừng, tính đa dạng sinh vật và hướng phát triển bền vững hệ sinh thái rừng tự nhiên
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Cấu trúc và động thái rừng tự nhiên đã được rất nhiều tác giả trong và ngoài nước đề cập những năm gần đây, các công trình nghiên cứu về vấn đề này nhằm xây dựng các cơ sở khoa học phục vụ quản lý, bảo vệ, kinh doanh rừng hợp lý, có hiệu quả cao, đạt yêu cầu về kinh tế lẫn môi trường sinh thái. Tuy nhiên, với sự đa dạng và phong phú của hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới tại Việt Nam thì vấn đề nghiên cứu cấu trúc và động thái rừng vẫn là một ẩn số đối với các nhà nghiên cứu, có thể điểm qua một số công trình nghiên cứu trong và ngoài nước như sau 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1.1.1.1. Mô tả hình thái cấu trúc rừng Về cấu trúc rừng là sự biểu hiện bên ngoài những mối quan hệ bên trong giữa thực vật rừng với nhau, giữa chúng với môi trường sống. Đặc biệt là đối với rừng mưa nhiệt đới với sự đa dạng và phong phú của nó đã cuốn hút nhiều nhà khoa học với kiến thức sâu rộng như: Kraft (1984) đã tiến hành phân chia những 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 Kraft phản ánh tình hình phân hóa cây rừng tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài nhiều tuổi. P.W Richads (1952) [43] đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới. Về mặt hình thái, theo tác giả, đặc điểm nổi bật rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và đều có nhiều tầng. G.N. Baur (1964) [30] đã nghiên cứu vấn đề cơ sở sinh thái học nói chung và cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đã đi sâu nghiên cứu nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý lâm sinh áp dụng cho rừng mưa. E.P. Odum (1971) [29] đã hoàn chỉnh về học thuyết hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái và đã được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng trên quan điểm sinh thái học.
4 1.1.1.2. Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng. Khi chuyển đổi từ định tính sang định lượng thì nhiều tác giả đã dùng hàm toán học để mô hình hóa cấu trúc rừng như: - Nghiên cứu về phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D 1.3) 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 kết cấu cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Khi mô phỏng các quy luật phân bố các tác giả phần lớn đều sử dụng các hàm toán học. Một số nghiên cứu tiêu biểu như: Meyer (1934) [40] đã miêu tả phân bố N/D1.3 bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục và được gọi là phương trình Meyer hay hàm Meyer: Ni = ke-di Trong đó Ni, di là trị số giữa số cây của cỡ đường kính thứ i; k là tham số. Podan và Patatscase (1964), Bill và kem K.A. (1964) đã biểu thị phân số N/D bằng phương trình logarit. Balley (1973) sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường kính loài Thông theo mô hình của Schumacher và Coile. Loestchau (1973) dùng hàm Bê ta để nắn các phân bố thực nghiệm. Ngoài ra một số tác giả còn dùng các hàm Hyperbol, Poisson… để mô phỏng quy luật phân bố số cây theo đường kính ngang ngực. - Về phân bố số cây theo chiều cao (N/Hvn) Phương pháp này đã được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là các công trình của các tác giả P.W Richards (1952) [43] . Đây là quy luật kết cấu lâm phần theo chiều thẳng đứng, phản ánh sự phân tầng của các cây trong lâm phần theo chiều cao. - Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây. Chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt. Với mỗi loài cây thì mối quan hệ này phụ thuộc vào tuổi cây và cấp đất. Các tác giả đã sử dụng các hàm toán học khác nhau để biểu thị
5 mối quan hệ này. Có thể kể đến một số tác giả như Tovstolesse, DI. (1930) đã nghiên cứu mối quan hệ Hvn/D1.3 cho các cấp đất khác nhau. Mỗi cấp đất ứng với mỗi cỡ đường kính lập một đường cong chiều cao bình quân để thiết lập tương quan giữa chiều cao và đường kính bình quân sau đó dùng biểu đồ để nắn tương quan theo dạng đường thẳng. Krauter, G (1958) và Tiurin, A. V (1931) khi nghiên cứu tương quan Hvn/D1.3 trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi đã rút ra nhận xét mối quan hệ chiều cao vút ngọn và đường kính không phụ thuộc vào cấp đất, cấp tuổi và cũng không cần xét đến tác động của hoàn cảnh và tuổi đến sinh trưởng của cây rừng. Hay nói cách khác quan hệ đường kính và chiều cao đã bao hàm tác động của hoàn cảnh và tuổi . - Quy luật tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực. Tán cây là chỉ tiêu biểu thị không gian dinh dưỡng của cây và là thông số để xác định mật độ tối ưu của lâm phần. Giữa tán cây và đường kính luôn tồn tại mối quan hệ. Qua nghiên cứu nhiều tác giả như: Zieger, Erich (1928): Ahken J.D, Wiling J.W (1948); Hollernoger F. (1954) đã đi đến kết luận: Giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực có mối quan hệ mật thiết với nhau. Đối với mỗi loài cây khác nhau thì mối quan hệ này cũng khác nhau nhưng phổ biến là dạng phương trình đường thẳng: Dt = a + bD1.3 Tóm lại: Các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng trên thế giới là rất phong phú và đa dạng. Có nhiều công trình nghiên cứu công phu đóng góp không chỉ cơ sở lý luận mà còn đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. 1.1.2. Nghiên cứu về động thái rừng Nghiên cứu về động thái rừng trên thế giới tập trung vào ba hướng chính: nghiên cứu quá trình tái sinh rừng, nghiên cứu quá trình sinh trưởng và phát triển của rừng và nghiên cứu về diễn thế rừng. Jeanine Maria Felfili (1997) [38] đã nghiên cứu trong vòng 6 năm trong khoảng 64 ha rừng hành lang nguyên sinh dọc theo dòng sông Gama tại quận Federal, Brazil. Các cây có chu vi từ 31 cm trở lên tại vị trí 1,3m (tương ứng với D1.3 > 10cm) được đo 3 năm 1 lần kể từ năm 1985 trong 151 ô định vị (10x 20
6 m). Tái sinh tự nhiên (của cây riêng lẻ có gbh < 31cm) được đo vào năm 1986, 1989 và 1991 trong các ô dạng bản. Kết quả nghiên cứu cho thấy tổng số cây (gbh ≥ 31 cm) gồm 93 loài, 81 chi và 44 họ vào thời điểm năm 1985. Hầu hết các loài, hiện tại là cây, đã có cây tái sinh vài lần trong suốt thời gian theo dõi, nhưng đối với phần lớn các loài đã bị thiếu hụt trong một số thời điểm nhất định. Tăng trưởng đường kính hàng năm của lớp cây có D1.3 > 10cm là 0,25cm/năm. Những loài ưa sáng và những loài cây tầng trên sinh trưởng nhanh hơn những loài chịu bóng và những loài ở tầng dưới. Tỉ lệ tử vong chung cho quần xã là 3,5%/năm, trong khi tỉ lệ bổ sung là 2,7%. Không có sự khác biệt giữa tỉ lệ bổ sung và tỉ lệ tử vong của 55 loài. Tỉ lệ bổ sung đủ bù đắp cho tỉ lệ chết của các loài ưu thế. Quá trình tái sinh khoảng 80% số loài xuất hiện trong giai đoạn mới hình thành. Cấu trúc mật độ cây và tái sinh tự nhiên tương tự như nhau với hơn 80% số loài xuất hiện với mật độ thấp. Tỷ lệ giảm giữa các lớp chiều cao kế tiếp là 50%, cho thấy số lượng cây ở mức độ thấp tiêu biểu cho lớp cây non tại các khu rừng nhiệt đới. Các loài phổ biến nhất là cây cũng đó tái sinh nhiều, ngoại trừ vài trường hợp ngoại lệ. Vì vậy, khu rừng ở đây dường như đủ mạnh mẽ để duy trì một sự đa dạng các loài và cấu trúc trong điều kiện không bị xáo trộn. Koichi Takahashi và các cộng sự (2003) [39] đã nghiên cứu về Cấu trúc đứng và động thái tái sinh của những cây có chiều cao > 2m thời kỳ từ 1982 – 1998 trong một ô thí nghiệm có diện tích 1ha tại rừng thực vật hạt trần gỗ cứng ở miền Bắc Nhật Bản với thảm thực vật tre lùn dày đặc phía dưới tán. Các tác giả tập trung nghiên cứu tỉ lệ tử vong của các loài, tỉ lệ bổ sung vào tầng cây cao của các loài và chỉ ra nguyên nhân chính ảnh hưởng đến quá trình đó. Kết quả nghiên cứ chỉ ra rằng rừng có mật độ rất thấp so với các khu rừng khác (chỉ 651 cây/ha), loài Quercus crispula chiếm ưu thế ở tầng tán nhưng cây tái sinh rất ít. Trong khi Acer mono, Acer japonicum và Abies sachalinensis chiếm ưu thế trong tầng phụ nhưng ở tầng dưới có rất nhiều cây tái sinh. Tỉ lệ tử vong của mỗi loài rất thấp trong suốt quá trình điều tra (trung bình 0,57%/năm) và không có sự khác biệt rõ ràng giữa bốn
7 loài. Cấu trúc tuổi của Q. crispula có dạng hình chuông với một đỉnh tại tuổi 200, trong khi các loài còn lại có dạng ngược lại: giảm theo hình chữ J hoặc dạng bất ổn định hình răng cưa. Kết quả quan sát cho thấy việc bổ sung của loài Q. crispula không có, trong khi đó 3 loài còn lại được bổ sung rất nhiều. Có thể giải thích rằng Q. crispula phụ thuộc vào sự tồn tại dai dẳng của quần thể. Sự bổ sung của 3 loài không tập trung ở những lỗ trống của tầng tán bởi vì tre lùn che phủ rất dày đặc. Họ chỉ ra rằng có sự quần hợp theo hướng tiêu cực giữa các cây trong tầng tán, nhưng sự quần hợp giữa các cá thể của Q. crispula lại rất chặt chẽ. Hầu hết các cây cao nhất của ba loài kia đều thấp hơn loài Q. crispula. Sự liên kết không gian giữa các quá trình bổ sung với tầng tán chính đã đem lại hiệu quả trong quá trình cạnh tranh cho loài Q. crispula trên tỉ lệ tăng trưởng của ba loài kia và của chính nó. Tuy nhiên tỉ lệ tử vong thấp của những cây cao hơn 2m đã chỉ ra rằng sự cạnh tranh giữa các cá thể cùng loài và giữa các loài không mạnh mẽ trong quần xã cây rừng. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng nhân tố ảnh hưởng đến sự bổ sung cây (sự thống trị, sự che phủ của tre lùn phía dưới mặt đất) là quan trọng hơn đối với sự tồn tại của các loài so với quá trình cạnh tranh giữa các cá thể có chiều cao lớn hơn 2m. JIN Yong-huan và các cộng sự (2003) [35] đã Nghiên cứu sự thay đổi các chỉ số đa dạng sinh học ở rừng thứ sinh sau khai thác chọn tại vùng núi trường Bạch, phía Đông Bắc trung quốc. Đối tượng nghiên cứu là các lâm phần sau khai thác chọn đã có thời gian phục hồi khác nhau (5 năm, 10 năm, 15 năm, 19 năm và 28 năm) với các cường độ khai thác chọn tương ứng (36%, 33%, 45%, 43% và 42%). Việc lựa chọn những lâm phần trong cùng một khu vực nhằm hạn chế sự khác nhau về điều kiện tự nhiên. Chỉ số đa dạng được lựa chọn để nghiên cứu đó là: chỉ số về độ giàu có (S), Simpson, Shannon-Wiener. Kết quả nghiên cứu sự thay đổi chỉ số S cho thấy: đối với tầng tán chính chỉ số S tăng từ 15 – 25% so với rừng nguyên sinh. Đối với lớp cây tái sinh chỉ số này giảm dần, mức giảm lớn nhất là đối tượng rừng sau 10 đến 15 năm sau khi khai thác (giảm tới 55% so với rừng nguyên sinh), sau đó lại tăng dần về mức ban đầu (đối tượng sau khai thác chọn 28 năm).
8 Đối với lớp cây dưới tán chỉ số này đều giảm theo các năm và sau khi khai thác 28 năm chỉ số này chỉ còn 74% so với rừng nguyên sinh. Đối với chỉ số Simpson: Lớp cây tái sinh có chỉ số giữ nguyên sau 5 năm khai thác (so với rừng nguyên sinh) còn đối với tầng cây cao chỉ số này tăng với đối tượng sau 10 và 15 năm khai thác nhưng sau 28 năm khai thác chỉ số này lại giảm đến mức nhỏ hơn so với đối tượng rừng nguyên sinh. Với lớp cây tầng dưới tán sau khi khai thác 5 năm, chỉ số này giảm mạnh, giai đoạn sau khai thác 10 – 15 năm chỉ số D tăng nhanh, sau đó giảm dần đến giai đoạn sau khai thác 28 năm thì chỉ số này thấp hơn so với rừng nguyên sinh. Khác với sự biến đổi của hai chỉ số trên, chỉ số Shannon-Wiener có sự biến động không nhiều giữa các đối tượng (trong phạm vi +-10% so với rừng nguyên sinh) Chỉ số này tại khu vực nghiên cứu biến động từ 1,91 đến 2,26 chứng tỏ rừng tại khu vực có tính đa dạng loài tương đối cao. Nguyên nhân của sự thay đổi khác nhau như vậy được giải thích: Khi con người tác động vào hệ sinh thái tự nhiên sẽ làm cho hệ sinh thái bị biến đổi, đặc biệt là về cấu trúc rừng. Trong rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên, sự phản ứng của các loài cây và các lớp cây là rất khác nhau. Sau 10 năm khai thác, lớp cây tầng dưới thay đổi mạnh mẽ nhờ sự phát triển rất nhanh của cây tái sinh ở những lỗ trống tạo ra trong quá trình khai thác. Do mức độ tác động ban đầu khác nhau, trong quá trình phục hồi lại rừng, cấu trúc, chức năng và mức độ đa dạng của các đối tượng là khác nhau. Sau khi khai thác chọn tạo ra các lỗ trống trong rừng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho hạt giống nảy mầm, sinh trưởng mạnh mẽ của cây tầng dưới và lớp cây tái sinh. Vì vậy chỉ số D (Simpson) tăng lên nhanh chóng. Sau khai thác 10 - 15 năm, sự phát triển mạnh mẽ của cây bụi, thảm tươi ảnh hưởng lớn tới sự phát triển của cây tái sinh dẫn tới chỉ số D giảm xuống. Từ động thái thay đổi của chỉ số Shannon-Wiener có thể kết luận rằng: sự phát triển của cây tái sinh một cách nhanh chóng trong phương thức khai thác chọn cường độ thấp sẽ làm cho chỉ số Shannon-Wiener tăng từ từ trong suốt quá trình tái sinh. Như vậy, việc hình thành bức khảm từ các lỗ trống rải rác được tạo ra trong
9 quá trình khai thác chọn sẽ giúp duy trì tính đa dạng trong quá trình khai thác rừng. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng cường độ và chu kỳ khai thác chọn là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tính đa dạng và động thái của nó. Đồng thời các tác giả cũng đề nghị xem xét lại chu kỳ khai thác hiện tại, cần tiếp tục nghiên cứu mô hình động thái biến đổi của không gian, tính đa dạng sinh học trong các lớp cây khác nhau và sự biến đổi của các thành phần cấu trúc rừng trong suốt quá trình tái sinh rừng sau khai thác chọn. 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Nghiên cứu về phân loại rừng Loestchau (1960) đã đưa hệ thống phân loại rừng theo trạng thái hiện tại để đáp ứng nhu cầu kinh doanh rừng, điều tra rừng gỗ nhỏ ở Quảng Ninh. Đến năm 1966 công trình này được bổ sung và được sử dụng rộng rãi với tên gọi: “Phân chia kiểu trạng thái và phương hướng kinh doanh rừng hỗn giao thường xanh lá rộng nhiệt đới. Công trình này sau đó được Viện Điều tra Quy hoạch rừng cải tiến cho phù hợp với đặc điểm nước ta. Thái Văn Trừng (1978) [23] đã dựa vào 4 tiêu chuẩn đó là: Dạng sống, ưu thế của những thực vật trong cây lập quần, độ tàn che, hình thái sinh thái lá và trạng thái mùa của tán lá để phân chia rừng Việt Nam thành 14 kiểu thảm thực vật. Nguyễn Hồng Quân, Trương Hồ Tố, Hồ Viết Sắc đã dựa vào các chỉ tiêu như trạng thái hiện tại, mức độ bị tác động, cấp sản xuất, khả năng tái sinh tự nhiên tình trạng đất đai để tiến hành phân loại rừng thưa lá rộng rụng lá (rừng khộp) nhằm phục vụ cho công tác điều chế loại rừng này. Vũ Đình Huề (1969) [14] đề nghị phân loại rừng theo kiểu rừng với các chỉ tiêu là khả năng tái sinh tự nhiên, tình hình đất đai, trạng thái rừng và loại hình xã hợp thực vật. Vũ Biệt Linh (1984) [13] lại đề xuất hướng phân chia trạng thái rừng theo mục đích, nội dung, phương thức, biện pháp kinh doanh để tạo điều kiện kinh doanh rừng hiệu quả. Huy (1993) [7] đã dùng hệ thống phân loại của Loestchau để phân chia trạng thái rừng Bằng lăng ở Tây Nguyên. Như vậy việc phân chia loại rừng là cần thiết đối với sản xuất, nghiên cứu khoa học cũng như bảo tồn rừng. Cấu trúc của thảm thực vật rừng chính là cơ sở
10 của việc phân chia. Tùy từng mục tiêu cụ thể mà việc phân loại cũng sử dụng các phương pháp khác nhau, với những yêu cầu đòi hỏi khác nhau cho phù hợp với mục đích và đối tượng sử dụng. 1.2.2. Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng - Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3) Với rừng tự nhiên hỗn loài khác tuổi, Đồng Sỹ Hiền (1974) [8] chỉ ra rằng dạng phân bố N/D1.3 là dạng phân bố giảm nhưng do trong quá trình khai thác chọn thô không theo nguyên tắc, nên đường thực nghiệm có dạng hình răng cưa và ông đã chọn hàm Meyer để nắn phân bố N/D1.3 ở rừng tự nhiên lá rộng nước ta và dùng họ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm cho rừng tự nhiên miền Bắc nước ta. Nguyễn Hải Tuất (1996) [22] sử dụng phân bố khoảng cách mô tả phân bố thực nghiệm dạng hình “j” với điểm cực đại nằm ở giữa cỡ đường kính thứ hai. Ông cũng sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và sử dụng hàm Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể. Lê Sáu (1996) [19] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên đã khẳng định sự phù hợp hơn hẳn của phân bố Weibull trong việc mô tả quy luật phân bố N/D cho tất cả mọi trạng thái rừng tự nhiên, cho dù phân bố thực nghiệm đó ở dạng nào đi nữa. Vũ Tiến Hinh (1988, 1991) [10] [11] đã thử nghiệm một số phân bố lý thuyết để nắn phân bố N-D1.3 rừng trồng một số loài cây và kết luận phân bố Weibull là phân bố thích hợp nhất. - Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/Hvn) Đối với rừng tự nhiên lá rộng nước ta, Đồng Sỹ Hiền (1974) [8] phân bố N/Hvn trong từng loài lâm phần thường có nhiều đỉnh, phản ánh mức độ phức tạp của rừng chặt chọn. Phạm vi biến động về chiều cao từ (0,3 -2,5) H trong từng loài có thể hẹp hơn. Hệ số biến động chiều cao với lâm phần tự nhiên 24 - 40%, trong phạm vi loài ưu thế 12 – 34%. Một số tác giả như Huy (1993) [7], Đào Công Khanh (1996) [12] đã nghiên cứu phân bố N-Hvn để tìm ra tầng tích tụ tán cây và thấy rằng
11 phân bố N-Hvn là phân bố một đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình răng cưa và thích hợp với hàm Weibull. Nguyễn Thành Mến (2005) [15] sử dụng hàm Weibull, Meyer, khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N-Hvn ở các khu rừng lá rộng thường xanh sau khai thác ở Phú Yên và thấy rằng hàm Meyer và hàm khoảng cách là không phù hợp, chỉ có hàm Weibull là có khả năng mô phỏng tốt quy luật phân bố này. - Tương quan chiều cao với đường kính (H/D1.3) Đồng Sỹ Hiền đã sử dụng phương trình logarit hai chiều hoặc hàm mũ để mô tả quan hệ H/D đồng thời cho thấy khả năng sử dụng một phương trình chung cho cả nhóm cây có tương quan H/D thuần nhất với nhau. Theo Vũ Đình Phương (1987) [18] thì có thể lập biểu chiều cao lâm phần Bồ đề tự nhiên theo phương trình bậc 2 dạng parabol mà không cần phân biệt cấp đất và tuổi. Đối với lâm phần Thông đuôi ngựa có thể dùng phương trình logarit một chiều để xác lập quan hệ H/D1.3. Đào Công Khanh (1996) [12], Trần Cẩm Tú (1999) [25] đã chọn phương trình: log Hvn = a+ blogD1.3 để biểu diễn mối quan hệ chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực cho rừng tự nhiên hỗn loài ở Hương Sơn- Hà Tĩnh. Tất cả những công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng trên thế giới và ở Việt Nam rất phong phú và đa dạng, được tiến hành trên nhiều đối tượng nghiên cứu là những định hướng, cơ sở lý luận rất rõ nét cho nghiên cứu của luận văn. 1.2.3. Nghiên cứu về động thái cấu trúc rừng Các công trình nghiên cứu về động thái rừng ở Việt Nam đó được nghiên cứu từ lâu. Trần Ngũ Phương (1970) [16] khi nghiên cứu về kiểu rừng nhiệt đới mưa mùa lá rộng thường xanh đó có nhận xét: “Rừng tự nhiên dưới tác động của con người khai thác hoặc làm nương rẫy, lặp đi lặp lại nhiều lần thì kết quả cuối cùng là sự hình thành đất trống, đồi núi trọc. Nếu chúng ta để thảm thực vật hoang dó tự nú phát triển lại thì sau một thời gian dài trảng cây bụi, trảng cá sẽ chuyển dần lờn những dạng thực bì cao hơn thông qua quá trình tái sinh tự nhiên và cuối cùng rừng khí hậu sẽ có thể phục hồi dưới dạng gần giống rừng khí hậu ban đầu”.
12 Thái Văn Trừng (1978, 2000) [23] [24] khi nghiên cứu về thảm thực vật rừng Việt Nam, đó kết luận: ỏnh sỏng là nhân tố sinh thái khống chế và điều khiển quá trình tái sinh tự nhiên trong thảm thực vật rừng. Nếu các điều kiện khác của môi trường như đất rừng, nhiệt độ, độ ẩm dưới tán rừng chưa thay đổi tổ hợp các loài cây tái sinh không có những biến đổi lớn và cũng không diễn thế một cách tuần hoàn trong không gian và theo thời gian mà diễn thế theo những phương thức tái sinh có qui luật nhân quả giữa sinh vật và môi trường. Đánh giá vai trò tái sinh và phục hồi rừng tự nhiên ở các vùng miền Bắc, Trần Xuân Thiệp (1995) [27] nghiên cứu tập trung vào sự biến đổi về lượng, chất lượng của tái sinh tự nhiên và rừng phục hồi. Qua đó, tác giả kết luận: Rừng phục hồi vùng Đông Bắc chiếm trên 30% diện tích rừng hiện có, lớn nhất so với các vùng khác. Khả năng phục hồi hình thành các rừng vườn, trang trại rừng đang phát triển ở các tỉnh trong vùng. Rừng Tây Bắc phần lớn diện tích rừng phục hồi sau nương rẫy, diễn thế rừng ở nhiều vùng xuất hiện nhóm cây ưa sáng chịu hạn hoặc rụng lá, kích thước nhỏ và nhỡ là chủ yếu và nhóm cây lá kim rất khó tái sinh phục hồi trở lại do thiếu lớp cây mẹ. Ngoài ra còn có một số nghiên cứu khác: Lê Đồng Tấn (1999) [21] nghiên cứu quá trình phục hồi tự nhiên một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại Sơn La đã kết luận: mật độ cây tái sinh giảm dần từ chân đồi lên đỉnh đồi. Tổ hợp loài cây ưu thế trên ba vị trí địa hình và 3 cấp độ dốc là giống nhau. Sự khác nhau chính là hệ số tổ thành các loài trong tổ hợp đó. Lê Đồng Tấn - Đỗ Hữu Thư (1998) [20] nghiên cứu thảm thực vật tái sinh trên đất sau nương rẫy tại Sơn La qua 3 giai đoạn phát triển: giai đoạn I (tuổi từ 4 đến 5), giai đoạn II (tuổi 9 đến 10), giai đoạn III (tuổi 14 đến 15) và nhận xét: Trong 15 năm đầu, thảm thực vật tái sinh trên đất sau nương rẫy có số lượng loài đều tăng lên qua các giai đoạn phát triển. Sau 3 giai đoạn phát triển thảm thực vật tái sinh trên đất sau nương rẫy thể hiện một quá trình thay thế tổ thành rất rõ ràng, lượng tăng trưởng của thảm thực vật không cao. Trần Ngũ Phương (1970) [16] nghiên cứu về diễn thế thứ sinh đó chỉ ra quá trình diễn thế đặc trưng của rừng Lim xanh tại hai vùng: Phú Thọ - Tuyên Quang và vùng Hữu Lũng, Lạng Sơn. Nghiên cứu hai quá trình diễn thế trên còn cho thấy:
13 mặc dự cùng một loại rừng gần như nhau, tác động của con người về cơ bản giống nhau, nhưng ở những vùng khí hậu đất đai khác nhau, quá trình diễn thế diễn ra không như nhau. Vi vậy, diễn thế của các quần lạc thực vật rừng cụ thể đều mang tính địa phương. Nắm được qui luật diễn thế của các loại rừng cụ thể là cơ sở khoa học quan trọng để điều tiết phương hướng phát triển của rừng trong công tác khoanh nuôi rừng nhằm phục vụ cho các mục tiêu kinh doanh rừng. Ngoài ra tác giả đã sử dụng mô hình ma trận quần thể biến đổi để xem xét ảnh hưởng của các biến động môi trường và của quần thể tới sự tồn tại và phát triển của 6 loài cây nghiên cứu. Kết quả thu được từ mô hình cũng chỉ ra rằng: những biến động của môi trường làm giảm số lượng cá thể của quần thể, do đó làm tăng nguy cơ tuyệt chủng của quần thể. Biến động về không gian (biến động giữa các cá thể) có ảnh hưởng lớn hơn tới sự suy thoái của quần thể so với biến động về thời gian. Nguy cơ tuyệt chủng của quần thể bị ảnh hưởng rất lớn bởi các tham số: tỉ lệ sống (đặc biệt là đối với các cây nhỡ và cây trưởng thành), tốc độ sinh trưởng và tái sinh của các cá thể. Qua kết quả nghiên cứu tác giả cũng đã đề xuất biệp pháp tổng hợp để bảo tồn hiệu quả các loài cây bị đe dọa, có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các loài cây bị đe dọa khác với lịch sử phát triển quần thể tương đồng và có sự giống nhau về hiện trạng các quần thể hiện có. Đồng thời tác giả cũng khuyến nghị cần thực hiện các biện pháp bảo tồn hiệu quả trước khi quần thể suy giảm tới mức báo động. Trương Quang Bích (2008) [1] đã nghiên cứu động thái phục hồi rừng sau nương rẫy trên 4 ô định vị (diện tích 1ha/ô) tại vườn quốc gia cúc phương. Trong công trình nghiên cứu này tác giả đã chỉ ra rằng số lượng loài cây gỗ tăng mạnh tà khi rừng còn non đến khoảng 15 tuổi, sau đó tốc độ tăng thấp hơn. Tốc độ tăng trưởng thường xuyên hàng năm của độ tàn che, đường kính, chiều cao bình quân tổng tiết diện ngang trong giai đoạn rừng mới phục hồi đến 10 – 12 năm là khá cao. Giai đoạn từ 12 – 16 năm tốc độ tăng trưởng chậm lại. Nguyên nhân dẫn đến tốc độ tăng trưởng chậm lại là do cây trong rừng phục hồi bị chết nhiều. Tác giả cũng chỉ ra rằng trong giai đoạn đầu của quá trình phục hồi rừng lượng cây bổ sung cho tầng
14 cây cao là nhiều nhất và số cây chết là ít nhất. Trong các giai đoạn tiếp theo tỉ lệ bổ sung giảm dần, tỉ lệ chết tăng lên. Tỉ lệ chết nhiều nhất trong giai đoạn sau khi phục hồi 13-19 năm. Điều này được giải thích là do rừng phục hồi sau nương rẫy, những loài tiên phong ưa sáng chiếm ưu thế trong giai đoạn đầu. Đến thời điểm sau khi phục hồi 13-19 năm những loài này bước sang giai đoạn già cỗi và chết đi. Số lượng loài cây biến động theo chiều hướng tăng dần. Đến giai đoạn 13 đến 19 năm số lượng loài có mức biến động nhỏ và dần ổn định. Về tổ thành loài ít có sự biến động đối với những loài chiếm ưu thế. Sự biến động chỉ rừng lại ở việc thay đổi mức độ ưu thế giữa các loài chiếm ưu thế trong quần xã, hầu như không có sự xuất hiện các loài mới trong công thức tổ thành theo thời gian. Nghiên cứu động thái cấu trúc và tái sinh quần xã thực vật rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại một số vùng sinh thái ở Việt Nam đã rút ra một số kết luận đáng chú ý.Tại các khu vực nghiên cứu đều có mức độ đa dạng về loài cây gỗ khá cao. Có sự biến đổi đáng kể trong tổ thành rừng theo thời gian. Thời gian phục hồi rừng tăng thì tổ thành loài cây gỗ có xu hướng tiến dần tới sự ổn định để tạo lập một hoàn cảnh rừng mới. Sự biến động về sinh trưởng chiều cao, sinh trưởng đường kính giữa các năm là không lớn, một số khu vực rừng bị tác động mạnh thậm chí đường kính bình quân còn giảm đi. Tác giả cũng đã đưa ra dự đoán xu hướng biến đổi của tổ thành cũng như phân bố N/D1.3. tại một số khu vực, dự báo về số cây tái sinh tham gia vào tầng tán chính của lâm phần tại 4 khu vực nghiên cứu. Đồng thời tác giả đưa ra mô hình cấu trúc mẫu định hướng cho từng trạng thái ở mỗi khu vực.
15 Chương 2 MỤC TIÊU- GIỚI HẠN- NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Về lí luận Góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xác định cấu trúc rừng tự nhiên ở xã Hang Chú huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La. 2.1.2. Về thực tiễn - Xác định được một số đặc điểm và biến đổi cấu trúc rừng lá rộng thường xanh ở Hang Chú – Bắc Yên – Sơn La - Đề xuất được một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho phục hồi và phát triển rừng tự nhiên tại Hang Chú – Bắc Yên – Sơn la 2.2. Giới hạn đề tài Tầng cây cao rừng tự nhiên thuộc nhóm trạng thái IIA, IIIA1. Đề tài triển khai nghiên cứu tại xã Hang Chú huyện Bắc Yên tỉnh Sơn La 2.3. Nội dung nghiên cứu 2.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao - Cấu trúc tổ thành tầng cây cao - Tính đa dạng loài và xác định các chỉ số tính đa dạng loài cho các quần xã rừng + Chỉ số phong phú của loài + Chỉ số tính đa dạng: Hàm số liên kết Shannon – Weiner + Chỉ số Simpson - Phân bố số cây theo đường kính (N/D) - Phân bố số loài theo đường kính (NL/D) - Phân bố số cây theo chiều cao (N/H) 2.3.2. Nghiên cứu động thái tầng cây cao - Động thái cấu trúc tổ thành - Động thái phân bố số cây theo đường kính - Động thái phân bố số cây theo chiều cao - Động thái phân bố tiết diện ngang trên mặt đất