Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu giải pháp phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập - Quảng Ninh

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

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm đánh giá được hiện trạng, một số chỉ tiêu cấu trúc đối với diện tích rừng trồng, rừng tự nhiên nghèo, rừng chưa có trữ lượng và đất lâm nghiệp quy hoạch cho chức năng phòng hộ thuộc lưu vực hồ Yên Lập giai đoạn 2010 -2015; đánh giá được các tác động của chính sách đầu tư, tổ chức quản lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tới rừng phòng hộ hồ Yên Lập; đề xuất được các giải pháp phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập.

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 giải pháp phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập - Quảng Ninh

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học. Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2016 Người cam đoan Lê Văn Quang
ii LỜI CẢM ƠN Đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu giải pháp phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập - Quảng Ninh” được hoàn thành theo chương trình đào tạo Thạc sỹ Quản lý tài nguyên rừng, Khóa 21 (2013 – 2015) tại Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa Đào tạo Sau đại học, Khoa QLTNR&MT – trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết sơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Phùng Văn Khoa - người đã nhiệt tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy, Cô giáo trong Khoa QLTNR&MT đã hỗ trợ, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức chuyên môn, tạo điều kiện tốt nhất trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Mặc dù tôi đã làm việc với tất cả sự nỗ lực của bản thân nhưng Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các quý thầy cô và các quý vị quan tâm để đề tài được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2016 Người thực hiện Lê Văn Quang
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN...............................................................................................i LỜI CẢM ƠN...................................................................................................ii MỤC LỤC........................................................................................................iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT..................................................................vi DANH MỤC CÁC BẢNG..............................................................................vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ............................................................ix ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................ 1 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 2 1.1. Nghiên cứu về rừng phòng đầu nguồn ...................................................... 2 1.1.1. Nghiên cứu về rừng phòng hộ đầu nguồn trên thế giới .......................... 2 1.1.2. Nghiên cứu về rừng phòng hộ đầu nguồn ở Việt Nam ........................... 7 1.2. Nghiên cứu về phục hồi rừng và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ..... 13 1.2.1. Trên thế giới ........................................................................................ 13 1.2.2. Ở Việt Nam ......................................................................................... 15 Chương 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 19 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... 19 2.1.1. Mục tiêu chung .................................................................................... 19 2.1.2. Mục Tiêu cụ thể ................................................................................... 19 2.2. Đối tượng điều tra khảo sát..................................................................... 19 2.3. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 19 2.4. Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 19 2.4.1. Nghiên cứu cơ sở kỹ thuật phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập .................................................................................... 19
iv 2.4.2. Nghiên cứu cơ sở kinh tế, xã hội phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập ............................................................................ 20 2.4.3. Đề xuất giải pháp góp phần phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập .................................................................................... 20 2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 22 2.3.1. Quan điểm phương pháp luận .............................................................. 22 2.3.2. Phương pháp tiến hành ........................................................................ 22 2.3.3. Phương pháp xử lý nội nghiệp ............................................................. 26 Chương 3. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU ..................................... 30 3.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................. 30 3.1.1. Vị trí địa lý .......................................................................................... 30 3.1.2. Địa hình, thổ nhưỡng ........................................................................... 30 3.1.3. Khí hậu, thủy văn ................................................................................ 31 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ....................................................................... 32 3.2.1. Dân số, dân tộc, lao động..................................................................... 32 3.2.2. Hiện trạng kinh tế - xã hội.....................................................................33 3.2.3. Khu vực hồ Yên Lập .......................................................................... 34 3.3. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ........................... 35 3.3.1. Thuận lợi ............................................................................................. 35 3.3.2. Khó khăn ............................................................................................. 35 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .......................................................... 36 4.1. Cơ sở kỹ thuật phục vụ cho việc đề xuất giải pháp phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập .................................................... 36 4.1.1. Xác định ranh giới lưu giới lưu vực hồ Yên Lập.................................. 36 4.1.2. Đặc điểm tài nguyên thực vật rừng trong lưu vực phòng hộ hồ Yên Lập ................................................................................................................ 40 4.1.3. Phân cấp lưu vực hồ Yên Lập .............................................................. 56
v 4.2. Cơ sở kinh tế, xã hội phục vụ cho việc đề xuất giải pháp phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập ........................................... 71 4.2.1. Sự ảnh hưởng của điều kiện kinh tế - xã hội đến công tác quản lý, bảo vệ và phát triển rừng phòng hộ hồ Yên Lập ............................................ 71 4.2.2. Những hoạt động xâm hại đến tài nguyên rừng phòng hộ hồ Yên Lập ................................................................................................................ 73 4.3. Đề xuất giải pháp góp phần phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập .................................................................................... 76 4.3.1. Giải pháp kỹ thuật ............................................................................... 76 4.3.2 Giải pháp kinh tế - xã hội ..................................................................... 83 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ............................................... 86 1. Kết luận ..................................................................................................... 86 2. Tồn tại ....................................................................................................... 87 3. Khuyến nghị ............................................................................................. 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO
vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Chú giải ỔTC Ô tiêu chuẩn ÔDB Ô dạng bản ĐTC Độ tàn che Hvn Chiều cao vút ngọn D1.3 Đường kính ngang ngực N/ha Số cây/ha NN Nông nghiệp QPN Quy phạm ngành LK Loài khác G/ha Tổng tiết diện ngang trên 1 ha (m2) M/ha Trữ lượng trên 1 ha (m2) NXB Nhà xuất bản UBND Ủy ban nhân dân
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Trang bảng Tên bảng Bảng 2.1. Biểu điều tra tầng cây cao 25 Bảng 2.2. Biểu điều tra cây tái sinh 25 Tổng hợp số hộ gia đình và nhân khẩu của từng xã, Bảng 3.1. 33 phường trong khu vực rừng phòng hộ hồ Yên Lập Tổng hợp số nhân khẩu của các dân tộc có trong khu vực Bảng 3.2. 33 rừng phòng hộ hồ Yên Lập Bảng 4.1. Hiện trạng sử dụng đất tại khu vực nghiên cứu 41 Bảng 4.2. Tổng hợp quy hoạch 3 loại rừng trong lưu vực năm 2015 43 Bảng 4.3. Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo chỉ số IV% 47 Bảng 4.4. Mật độ và chất lượng tầng cây cao 49 Bảng 4.5. Độ tàn che, chiều cao vút ngọn và đường kính bình quân 51 Bảng 4.6. Cấu trúc tổ thành của tầng cây tái sinh 53 Bảng 4.7. Mật độ và phẩm chất cây tái sinh 54 Bảng 4.8. Mật độ cây tái sinh theo cấp chiều cao, nguồn gốc tái sinh 55 Bảng 4.9. Bảng tổng hợp phân cấp độ cao 59 Bảng 4.10. Bảng tổng hợp phân cấp độ dốc lưu vực Hồ Yên Lập 61 Bảng 4.11. Tổng hợp phân cấp độ dày tầng đất lưu vực Hồ Yên Lập 62
viii Bảng 4.12. Tổng hợp phân cấp hiện trạng rừng lưu vực hồ Yên Lập 64 Bảng 4.13. Giá trị lượng mưa và tọa độ các trạm thủy văn 64 Bảng 4.14. Tổng hợp phân cấp lượng mưa lưu vực Hồ Yên Lập 65 Bảng 4.15. Bảng tổng hợp phân cấp chỉ số hình dạng lưu vực Hồ Yên Lập 67 Bảng 4.16. Bảng tổng hợp phân cấp các yếu tố lưu vực Hồ Yên Lập 68 Thống kê hiện trạng rừng, đất lâm nghiệp và các kiểu sử Bảng 4.17. 69 dụng đất theo bản đồ phân cấp lưu vực Thống kê diện tích phân cấp đầu nguồn theo quy hoạch 3 Bảng 4.18. 70 loại rừng tại khu vực nghiên cứu Bảng 4.19. Tổng hợp diện tích giao đất 72 Thống kê xử lý và xử phạt của Hạt kiểm lâm rừng phòng Bảng 4.20. 74 hộ hồ Yên Lập trong 5 năm từ 2011 đến năm 2015 Bảng 4.21. Biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho phục hồi rừng phòng hộ 77 Bảng 4.22. Thiết kế kỹ thuật làm giàu rừng tự nhiên phục hồi 79 Bảng 4.23. Thiết kế kỹ thuật trồng mới rừng trên đất rừng phòng hộ 80
ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu 21 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí các ô tiêu chuẩn điều tra cây tái sinh 26 Hình 4.1. Thao tác hiệu chỉnh DEM 37 Hình 4.2. Bản đồ hướng dòng chảy lưu vực hồ Yên Lập 38 Hình 4.3. Bản đồ tích lũy dòng chảy lưu vực hồ Yên Lập 39 Hình 4.4. Bản đồ ranh giới lưu vực hồ Yên Lập 40 Biểu đồ so sánh thay đổi hiện trạng sử dụng đất tại Hình 4.5. 42 khu vực nghiên cứu thời điểm năm 2011 và 2015 Biểu đồ so sánh quy hoạch 3 loại rừngthời điểm Hình 4.6. 42 năm 2011, 2015 Hình 4.7. Biểu đồ quy hoạch 3 loại rừng lưu vực năm 2015 44 Biểu đồ diện tích rừng tại các xã thuộc huyện Hình 4.8. 45 Hoành Bồ Biểu đồ so sánh diện tích quy hoạch 3 loại rừng Hình 4.9. theo địa giới hành chính của các huyện (thị) trong 46 lưu vực Yên Lập Hình 4.10. Bản đồ phân cấp độ cao lưu vực hồ Yên Lập 59 Hình 4.11. Bản đồ phân cấp độ dốc lưu vực hồ Yên Lập 60 Hình 4.12. Bản đồ phân cấp độ dày tầng đất lưu vực hồ Yên Lập 62 Hình 4.13. Bản đồ phân cấp hiện trạng rừng lưu vực hồ Yên Lập 63 Hình 4.14. Bản đồ phân cấp lượng mưa lưu vực hồ Yên Lập 65 Hình 4.15. Bản đồ phân cấp chỉ số hình dạng lưu vực hồ Yên Lập 67
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng là tài nguyên vô cùng quý giá đối với sự phát triển của xã hội, rừng có vai trò rất to lớn trong việc cung cấp lâm sản, bảo tồn đa dạng sinh học, du lịch sinh thái và phòng hộ môi trường. Ngày nay, khi vấn đề môi trường đã trở thành vấn đề toàn cầu thì giá trị phòng hộ môi trường, đầu nguồn của rừng đã vượt xa giá trị cung cấp lâm sản truyền thống mà rừng đem lại. Vì vậy việc phục hồi và bảo vệ bền vững rừng phòng hộ đầu nguồn vừa là giải pháp rất cần thiết để phòng chống suy thoái tài nguyên đất vùng đồi núi, lại góp phần tạo thêm sinh kế, cung cấp thêm nhiều loại gỗ và lâm sản ngoài gỗ có giá trị phục vụ cuộc sống và phát triển kinh tế - xã hội miền núi. Lưu vực rừng phòng hộ hồ Yên Lập có vị trí chiến lược rất quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội và môi trường của tỉnh Quảng Ninh, vừa chống lũ cho thị xã Quảng Yên và phường Đại Yên, Việt Hưng thành phố Hạ Long, lại cung cấp nước sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và nước sinh hoạt huyện Hoành Bồ, thị xã Quảng Yên, thành phố Uông Bí, Hạ Long. Trong tương lai Hồ Yên Lập còn cung cấp nước phục vụ huyện Thủy Nguyên, huyện đảo Cát Bà thuộc thành phố Hải Phòng, phát triển giao thông vận tải đường thuỷ, thuỷ sản, cải tạo môi trường du lịch thành phố Hạ Long và phát triển du lịch. [6] Hiện tại, rừng phòng hộ đầu nguồn hồ Yên Lập đã bị tàn phá mạnh do các hoạt động khai thác gỗ trái phép làm cấu trúc rừng bị thay đổi, nên sau nhiều năm đưa vào sử dụng, lòng hồ Yên Lập đã bị bồi lắng nhiều, nguy cơ giảm tuổi thọ sử dụng của hồ là rất lớn. Bên cạnh đó lưu lượng nước ở lòng hồ cũng thay đổi khá mạnh, lũ lớn vào mùa mưa và thiếu nước vào mùa khô, gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sản xuất và đời sống người của người dân trong khu vực. Xuất phát từ những lý do trên, đề tài: “Nghiên cứu giải pháp phục hồi và nâng cao chất lượng rừng phòng hộ hồ Yên Lập - Quảng Ninh” được thực hiện nhằm cung cấp cơ sở khoa học góp phần giải quyết các vấn đề từ thực tiễn nêu trên.
2 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Nghiên cứu về rừng phòng đầu nguồn Có nhiều khái niệm khác nhau về rừng phòng hộ và rừng phòng hộ đầu nguồn của các tác giả trên thế giới, điển hình: Để có cơ sở xác định, phân chia đối tượng rừng, các nhà khoa học đã thống nhất đưa khái niệm: Rừng phòng hộ là rừng và đất được xác định mục đích sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất chống xói mòn, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái [15]. Theo Luật Bảo vệ và phát triển rừng năm 2014, Rừng phòng hộ là loại rừng được sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất, chống xói mòn, chống sa mạc hóa, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu góp phần bảo vệ môi trường. Theo I.G. Melekhov (1980) Rừng phòng hộ đầu nguồn là những Lâm phần rừng và đất trong khu vực nước được sử dụng để sản xuất nước, điều hòa dòng chảy, hạn chế lũ lụt, hạn hán và điều hòa khí hậu hóp phần bảo vệ môi trường sinh thái [15]. Theo Quyết định số 186/2006/QĐ-TTg ngày 14/8/2006, Rừng phòng hộ đầu nguồn là rừng được xác lập nhằm tăng cường khả năng điều tiết nguồn nước của dòng chảy, hồ chứa nước để hạn chế lũ lụt, giảm xói mòn, bảo vệ đất, hạn chế bồi lấp các dòng sông, lòng hồ. 1.1.1. Nghiên cứu về rừng phòng hộ đầu nguồn trên thế giới 1.1.1.1. Nghiên cứu về chức năng phòng hộ của rừng đầu nguồn Lý luận về hệ sinh thái được các tác giả Tansley (1935), Odum (1978) [24]. đặt nền tảng cho phương pháp luận nghiên cứu hệ thống rừng phòng hộ nói chung và rừng phòng hộ đầu nguồn nói riêng, thông qua việc nghiên cứu và phân tích hệ thống các yếu tố của hệ sinh thái rừng phòng hộ đầu nguồn. Tính ổn định và bền vững của hệ sinh thái rừng, mà trực tiệp là nhiều yếu tố sinh thái, trong đó nhân tố nước và đất là một trong những nhân tố quan trọng. Việc duy trì và phát huy có hiệu quả chức năng phòng hộ - kinh tế của
3 rừng phòng hộ đầu nguồn có quan hệ mật thiết vuới lượng nước bề mặt và xói mòn đất của khu vực [5]. Trên thế giới các vấn đề về rừng phòng hộ được nghiên cứu từ rất sớm, ngay từ thời trước Công nguyên, nhà triết học cổ đại Platon đã nêu ra mối quan hệ giữa lũ lụt và xói mòn đất với việc tàn phá rừng. Đến thế kỷ XIX, xói mòn đất được nghiên cứu rộng khắp trên thế giới, với công trình đầu tiên thuộc về Volni người Đức thời kỳ 1877 – 1885. Các nhà nghiên cứu nổi tiếng trong giai đoạn này còn có Ellison, Delixiop, Mikhovic, Wishchmeier, Kirkby M.J và Chorley [5]. Đến những năm đầu của thập niên 80 thế kỷ XX đã có rất nhiều công trình nghiên cứ về khả năng phòng hộ của rừng phòng hộ đầu nguồn. Quản lý bảo vệ rừng phòng hộ đầu nguồn là bảo vệ phục hồi và phát triển tất cả các nguồn tài nguyên thiên nhiên trong lưu vực nước nhằm bảo vệ đất, duy trì hoặc cải tạo sản lượng nước của chúng. Như vậy, quản lý bảo vệ lưu vực nước là quản lý sử dụng phát triển của các nguồn tài nguyên trong lưu vực để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất chống xói mòn, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu, nhằm thỏa mãn những nhu cầu, nguyện vọng cho hiện tại và các thế hệ tương lai. Hiện nay các chuyên gia và nhiều nhà khoa học đã đưa ra các khái niệm về quản lý lưu vực nước, trong đó đáng chú ý là khái niệm của Brooks (1986), R.Villanueva (1987), Chuncao(1973), các tác giả cho rằng công tác quản lý lưu vực chính là công tác quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn và là một hệ thống các biện pháp bảo vệ, phục hồi, phát triển tài nguyên rừng, đất rừng đầu nguồn nhằm thỏa mãn những nhu cầu về lâm sản, nông sản, văn hóa du lịch và khoa học, bảo vệ đất, duy trì nguồn nước, ổn đinh khí hậu và chống ô nhiễm môi trường [15]. Khả năng phòng hộ của rừng đầu nguồn được thể hiện qua chức năng ổn định dòng chảy và làm tăng lượng nước trong mùa khô. Xét về tính đại diện, hệ số dòng chảy bề mặt, lượng nước giữ lại trong đất là những chỉ tiêu tốt nhất phản ánh năng lực phòng hộ của rừng trong việc giữ nước bảo vệ đất. Dòng chảy về mặt càng thấp chứng tỏ lượng nước giữ lại trong đất càng nhiều, khả năng phòng hộ của rừng càng cao. Khả năng giữ nước của rừng có
4 giới hạn và phụ thuộc nhiều vào độ xốp, cấu tượng đất, tốc độ thấm nước của đất, hàm lượng mụn, độ dày tầng đất [5]. 1.1.1.2. Nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc của rừng phòng hộ đầu nguồn a. Nghiên cứu về cấu trúc tổ thành Cấu trúc tổ thành là sự tham gia của những loài cây trong lâm phần, hay nói cách khác là sự phong phú của các loài cây trong quần thụ thực vật. Theo tác giả Richards P.W (1952), trong rừng mưa nhiệt đới, trên mỗi ha thường có ít nhất 40 loài cây gỗ, mà có trường hợp còn đến trên 100 loài [21]. Khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành rừng tự nhiên nhiệt đới thành thục (về sinh thái), Evans, J. (1984) xác định, có tới 70 - 100 loài cây gỗ trên 1 ha, nhưng hiếm có loài nào chiếm hơn 10% tổ thành loài (dẫn theo Ngô Út, 2010) [29]. Theo Tolmachop A.L. (1974) ở vùng nhiệt đới thành phần thực vật rất đa dạng thể hiện ở chỗ rất ít họ chiếm tỷ lệ 10% tổng số loài của hệ thực vật đó và tổng tỷ lệ phần trăm của 10 họ có số loài lớn nhất chỉ đạt 40-50% tổng số loài (dẫn theo Viện Điều tra quy hoạch rừng, 2006). Trong rừng hỗn giao, nhiều loài cây gỗ lớn phân bố theo tỷ lệ khá cân bằng, tuy nhiên phần lớn trong một quần thụ thường có 1-2 loài chiếm ưu thế [30]. Schimper (1935) khi nghiên cứu rừng vùng Bắc Mỹ cho thấy có 25-30 loài thực vật thuộc nhóm cây cho gỗ lớn (dẫn theo Ngô Út, 2010) [29]. Laura Klappenbach cho rằng thành phân loài cây liên quan đến các loại rừng, một số khu rừng chứa đựng hàng trăm loài cây, trong khi đó một số khu rừng chỉ có một ít loài. Rừng luôn luôn biến đổi và phát triển thông qua một chuỗi diễn thế, trong thời gian đó thành phần loài cây trong các khu rừng có sự thay đổi [31]. Tác giả Baur G.N (1962), khi nghiên cứu rừng mưa ở khu vực gần Belem trên sông Amazôn, trên một ô tiêu chuẩn diện tích khoảng 2 ha đã thống kê được 36 họ thực vật và trên ô tiêu chuẩn diện tích hơn 4 ha ở phía bắc New South Wales cũng đã ghi nhận được sự hiện diện của 31 họ chưa kể cây leo, cây thân cỏ và thực vật phụ sinh (dẫn theo Ngô Út, 2010) [29]. Theo tác giả Catinot. R (1974) trong rừng ẩm nhiệt đới Châu Phi có đến vài trăm loài thực vật; và trong tổ thành thực vật rừng ẩm nhiệt đới ở
5 Đông Nam Á thường có một nhóm loài ưu thế là nhóm họ Dầu, chiếm đến 50% quần thụ [31]. b. Nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ Rừng nhiệt đới hiện tượng phân tầng là một đặc trưng quan trọng dễ nhận biết. Một trong những cơ sở định lượng để phân chia tầng thứ là quy luật phân bố số cây theo cấp chiều cao. Đã có một số tác giả đề xuất các phương pháp nghiên cứu tầng thứ của rừng nhiệt đới, điển hình như phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng Davit và P.W. Risa (1933 - 1934) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng thứ của rừng. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh hoạ được cách sắp xếp theo hướng thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn. Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số giải kề bên nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều. Tuy nhiên, do tính chất phức tạp của nó nên nhiều tác giả có ý kiến không thống nhất nhau trong cách phân chia tầng thứ. Chevalier (1917), Mildbraed ( 1922) đã ngụ ý rằng mọi phương pháp dựa vào chiều cao của cây để phân cây cối thành tầng đều có tính chất tùy tiện và các tầng đó không có một thực tế khách quan. Booberg (1932) đã lập đồ thị chiều cao của tất cả các cây gỗ đo được trong các “khu rừng bảo vệ” ở Java và đi đến kết luận là không thể nhận ra có mấy tầng cây như các tác giả khác đã mô tả. Ngược lại, nhiều tác giả khác cho rằng rừng mưa thường có từ ba đến năm tầng: Brown (1919) khi nghiên cứu rừng cây họ Dầu tại Phillippines, đã cho biết là các cây gỗ lớn sắp xếp thành ba tầng khá rõ rệt. Để nghiên cứu sự phân tầng trong rừng mưa ở Guana, Davis và Richards P.W ( 1933-1934) dùng phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng, phương pháp này được đánh giá có giá trị nhất về mặt nghiên cứu lí luận cũng như về thực tiễn sản xuất, kết quả đã phân rừng hỗn giao nguyên sinh ở sông Moraballi tại Guana thành năm tầng với ba tầng cây gỗ (A, B, C) tầng cây bụi (D) và tầng mặt đất (E). Richards P.W (1936) cho biết trong rừng cây họ Dầu hỗn hợp nguyên sinh ở núi Dulit tại Borneo có 3 tầng cây gỗ nhưng tầng A phân biệt rõ ràng còn tầng B và C khó xác định rõ ranh giới, ngoài ra còn có một tầng cây bụi và tầng thực vật mặt đất; năm 1939 ông cũng phân rừng hỗn hợp nguyên sinh ở Nigeria thành năm tầng với ba tầng cây
6 gỗ. Vaughan và Weihe (1941) nhận thấy rằng trong rừng cao đỉnh tại Moritiut sự phân tầng là có thực và Bear (1946) cũng mô tả sự phân tầng rõ rệt trong rừng Trinidad, với ba tầng cây gỗ và tầng cây bụi, tầng mặt đất (theo Richards P.W (1952)). Catinot (1974) cho rằng: rừng ẩm nhiệt đới có sự phân hoá mạnh, những tầng trong quần thụ rõ nét, cụ thể là có một tầng vượt tán với những cây có chiều cao trên 40m và những tầng bên dưới. Ngoài ra, khi liệt kê các nghiên cứu về cấu trúc hình thái rừng nhiệt đới còn phải kể đến các tác giả như Catinot.R (1965), Plandy.J (1978), đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng phẫu diện đồ ngang và đứng (dẫn theo Nguyễn Thanh Tiến, 2010) [23]. Richards (1952) phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng với các giới hạn chiều cao là 6 - 12 m, 12 - 18 m, 18 - 24 m, 24 - 30 m, 30 - 36 m và 36 - 42 m. Thực chất việc phân tầng này chỉ là phân chia rừng thành các lớp chiều cao khác nhau một cách cơ giới (mỗi tầng cách nhau 6 m) [21]. Odum E. P (1971) chưa thống nhất với ý kiến cho rằng có sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600 m ở Puecto Rico và cho rằng không có sự tập trung khối tán ở một tầng riêng biệt nào cả [12]. Kraft (1884), lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp của Kraft là: khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng trồng. Theo phân cấp Kraft, cây rừng được chia làm hai nhóm: nhóm cây thống trị và nhóm cây bị chèn ép, tiếp đó ông phân chia cây rừng thành năm cấp dựa vào tình hình sinh trưởng của chúng. 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. Cho đến nay phân cấp này vẫn được sử dụng rộng rãi trong kinh doanh rừng trồng (dẫn theo Nguyễn Thanh Tiến, 2010) [23]. 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 (dẫn theo Nguyễn Thanh Tiến, 2010) [23].
7 Như vậy, nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ của các tác giả trên mới chỉ đưa ra nhận xét mang tính định tính, phân chia tầng thứ dựa vào cấp chiều cao mang tính cơ giới nên phần nào chưa phản ánh đúng tính phức tạp của cấu trúc rừng nhiệt đới. Tóm lại, sự phân tầng trong rừng mưa nhiệt đới mặc dù có các ý kiến trái ngược, nhưng quan điểm có sự phân tầng rõ rệt trong rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học xác nhận c. Nghiên cứu về cấu trúc mật độ Cũng theo tác giả Richards P.W (1952), trong rừng mưa nhiệt đới ở Nam Mỹ và châu Phi, mật độ lâm phần (cây có đường kính ngang ngực từ 10 cm trở lên) biến động từ 390 - 1.710 cây/ha, trong đó mật độ của những cây có đường kính từ 41cm trở lên khoảng 39 - 60 cây/ha. Baur G.N (1962), cũng cho biết: trong rừng mưa nguyên sinh ở Mã Lai trên diện tích một hecta có khoảng 550 cây có đường kính từ 10cm trở lên, trong đó những cây có đường kính trên 48cm từ 42 - 65 cây/ha [21]. Về mật độ tối ưu lâm phần, tác giả H. Thomasius (1972) đã xây dựng lý thuyết khoảng sống và hằng số không gian sinh trưởng liên quan tới chiều cao, mật độ và tuổi. Kairukstis (1980) xác định mật độ tối ưu lâm phần theo diện tích tán lá và mức độ che phủ. Chiabera (1982) mô hình hóa mật độ tối ưu theo tuổi và lấy mật độ tại tuổi 100 làm gốc (dẫn theo Nguyễn Ngọc Lung, 1987) [12]. Nhưng các phương pháp này chỉ thích hợp cho nghiên cứu rừng thuần loài đều tuổi. Đối với rừng hỗn loài khác tuổi, việc xác định tuổi lâm phần rất khó khăn, cho nên khó áp dụng đối với rừng nhiệt đới hỗn loài khác tuổi. Nghiên cứu của Joost E. Duivenvoorden (1995) tại vùng Amazon thuộc Comlombia cho thấy, trong 95 ô tiêu chuẩn, với diện tích 0,1 ha, phân bố ở các vị trí địa hình khác nhau có 1077 loài với đường kính ngang ngực (DBH) ≥ 10cm. Các loài này thuộc 271 giống của 60 họ, trong đó các họ Leguminosae và họ Sapotaceae có nhiều loài có giá trị nhất [14]. 1.1.2. Nghiên cứu về rừng phòng hộ đầu nguồn ở Việt Nam 1.1.2.1. Nghiên cứu về chức năng phòng hộ của rừng đầu nguồn Ở trong nước, các công trình nghiên cứu về thảm thực vật rừng được
8 thực hiện từ thời kỳ pháp thuộc, đến những năm 60 của thế kỷ XX các công trình lcó các công trình nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Bình, Cao Văn Bích (1962); Tôn Gia Huyên, Chu Đình Hoàng (1964); Nguyễn Xuân Quát và Bùi Ngạnh (1963). Chỉ đến những năm đầu của thập niên 90 các công trình nghiên cứu về rừng phòng hộ đầu nguồn mới được quan tâm đúng mức, đầy đủ và rộng khắp hơn, điển hình cho các công trình nghiên cứu phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn có các tác giả Nguyễn Ngọc Lung, Vũ Đình Phương, Nguyễn Xuân Quát được phát triển và ứng dụng vào những năm 1990; ngoài ra còn có phương pháp phân cấp vùng phòng hộ đầu nguồn sông Mê Công, … [22]. Quản lý đầu nguồn là quá trình đề xuất và thực hiện một loạt các hành động bao gồm việc vận dụng các nguồn lực tự nhiên, nông nghiệp và con người vào vùng đầu nguồn. Việc thoái hóa đầu nguồn hoặc các hoạt động nhằm trồng lại rừng hoặc chuyển từ phương thức sử dụng tài nguyên này sang phương thức khác … và các hoạt động về sử dụng đất gây xáo trộn ở khu vực đầu nguồn có thể gây nên một chuỗi hậu quả mà chúng ta có thể chứng kiến và đánh giá được trong phạm vi một vùng đầu nguồn đủ rộng. Chức năng phòng hộ của một số loại rừng có ý nghĩa quan trọng tương đương hoặc lớn hơn (thậm chí là vô giá) so với chức năng sản xuất của nó và những loại “rừng phòng hộ” này được quản lý nhằm hỗ trợ cho việc bảo vệ nguồn nước, kiểm soát xói mòn đất và bảo vệ nơi sống cho các loài động vật, thực vật hoang dã. Bảo vệ gắn liền với bảo tồn, do đó những loại rừng này còn là một bộ phận thiết yếu trong công cuộc bảo vệ cảnh quan và môi trường [24]. Xói mòn đất ở vùng cao không những chỉ dẫn đến sự thiệt hại về mức sản xuất tại chỗ mà còn gây nên nhiều tác hại tại các hồ chứa hoặc sẽ ảnh hưởng đến việc cung cấp nước tưới ở vùng thấp. Khối lượng vật chất bị cuốn trôi cũng gây nên nhiều tác hại ở vùng thấp ngay cả khi ta chưa xây dựng hồ chứa nước. Nói cách khác quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn phải là một cách quản lý tổng hợp về sử dụng đất và nước với tất cả các mối tương quan của chúng, tại một vùng nhất định [8]. 1.1.2.2. Nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc của rừng phòng hộ đầu nguồn a. Nghiên cứu về cấu trúc tổ thành Cấu trúc tổ thành thực chất là sự tham gia của các thành phần loài cây
9 trong quần thể cây rừng. Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ở Việt Nam, trên quan điểm hệ sinh thái, Thái Văn Trừng (1963, 1978, 1999) đã dựa trên số lượng và sinh khối nhóm loài ưu thế trong rừng nhiệt đới ẩm Việt Nam để phân định các ưu hợp và phức hợp. Nhóm loài ưu thế trong các ưu hợp không quá 10 loài, tỉ lệ cá thể của mỗi loài ưu thế chiếm khoảng 5% và tổng số cá thể của 10 loài ưu thế đó phải chiếm 40-50% tổng số cá thể cây của các tầng lập quần trong quần thể trên đơn vị diện tích điều tra. Trường hợp độ ưu thế các loài cây không rõ ràng gọi là các phức hợp [32]. Do đặc trưng khí hậu và đất thuận lợi cho nhiều loài cây cùng phát triển, cho nên trong rừng tự nhiên hỗn loài nhiệt đới hiếm khi chỉ có một loài ưu thế duy nhất tạo thành các quần hợp như vùng ôn đới. Theo Nguyễn Hồng Quân (1982), trong rừng loại IVB ở Kon Hà Nừng, trên diện tích một ha có khoảng 60 loài, nhưng các loài có tổ thành lớn nhất cũng không vượt quá 10%. Nguyễn Văn Trương (1983), cho rằng: trong rừng tự nhiên hỗn loài, chỉ tính loài cây gỗ từ trạng thái rừng sào trở lên cũng có đến ba bốn chục loài trên một ha, nhưng trong đó loài cây gỗ lớn có thể vươn đến lớp không gian cao 30m chỉ từ 10 - 20%. Nguyễn Ngọc Lung (1991) qua điều tra các dạng rừng khí hậu ở Hương Sơn, Kon Hà Nừng và một số địa phương khác, cũng cho biết: trên ô tiêu chuẩn diện tích một ha thường có từ 23 - 25 loài, với số cây thấp nhất cũng đạt 317 cây và cao nhất đến 859 cây trên một ha [14], [19], [26]. So sánh với khu vực khác trên thế giới, Phạm Hoàng Hộ (1999) cho biết: nếu ở rừng Amazon, trung bình có khoảng 90 loài trên ha, thì ở Đông Nam Á đến 160 loài [7]. Để đánh giá tổ thành rừng, nhiều tác giả đã sử dụng công thức tổ thành trên tỉ lệ phần mười theo số cây, tiết diện ngang, hoặc chỉ số IV%, trong đó phương pháp tính tỉ lệ tổ thành (IV%) theo phương pháp của Daniel Marmillod, Vũ Đình Huề (1984) thường được các nhà khoa học vận dụng trong những công trình nghiên cứu cấu trúc rừng [9]. Về nghiên cứu mối quan hệ sinh thái giữa các loài cây trong rừng tự nhiên, Nguyễn Hải Tuất (1991), đã sử dụng phương pháp tương quan giữa hai sự kiện và phương pháp kiểm tra tính độc lập bằng mẫu biểu 2 x 2. Hạn chế
10 của phương pháp trên là kết quả đánh giá phụ thuộc vào độ lớn của ô thu thập số liệu, và tác giả đã đề xuất có thể dùng phương pháp 6 cây để đánh giá sẽ khách quan hơn [28]. Bùi Đoàn (2001) đã áp dụng phương pháp phân tích định tính (dựa vào tổ thành ưu thế các loài tham gia lập quần và tầng ưu thế sinh thái) và phương pháp sinh thái định lượng của M. Gounot (1965), để phân các "nhóm sinh thái" phục vụ công tác điều chế rừng lá rộng thường xanh ở Kon Hà Nừng [1]. Nguyễn Văn Thêm (2004), nghiên cứu sự kết nhóm giữa các loài trong rừng thường xanh ở Đồng Nai, đã sử dụng bảng chéo 2x2, kiểm định tính độc lập giữa các loài cây dùng tiêu chuẩn 2; nếu hai loài có quan hệ với nhau sẽ tính cường độ liên hệ theo thống kê Lambda, Phi và Cramer’s.V; và khi có mặt nhiều loài cây trên ô, thì mối liên hệ giữa hai loài được xác định thông qua hệ số kết nhóm riêng phần. Thật ra phương pháp tính toán của hai tác giả này phức tạp, khó áp dụng hơn phương pháp mà các tác giả nêu trên đã sử dụng. Như vậy, có thể thấy rằng rừng tự nhiên nhiệt đới là các kiểu rừng có cấu trúc sinh thái phức tạp nhất về thành phần loài, tầng phiến và dạng sống thể hiện sự phong phú về đa dạng sinh học. Các chỉ tiêu để chỉ sự đa dạng về loài của rừng tự nhiên là hệ số hỗn loài (số loài/số cây). Trong rừng tự nhiên ở Việt Nam hệ số này biến động từ 1/5 đến 1/13 (nếu số cây gỗ có đường kính ngang ngực từ 10 cm trở lên trong 1 ha bình quân là 500 cây thì số loài biến động từ 38 - 100 loài/ha). Cấu trúc tổ thành loài nghiên cứu về tầm quan trọng sinh thái của mỗi loài trong quần thụ, các chỉ tiêu để định lượng về tổ thành thường được dùng là chỉ số IV (Important Value Index) tính bằng %. Giá trị này được tính cho tỷ trọng số cây của một loài so với tổng quần thụ, hay tỷ trọng tiết diện ngang G, hoặc tổng của hai chỉ tiêu này. Các loài có giá trị IV%> 5% được xếp vào các loài ưu thế. Phục vụ mục tiêu quản lý, người ta cũng nghiên cứu các quan hệ tương hỗ giữa các loài (nhóm sinh thái); nhóm các loài mục đích, các loài phù trợ và các loài phi mục đích. Sự phân chia này là tương đối vì loài phi mục đích hôm nay có thể trở thành loài kinh tế trong tương lai và ngược lại. Việc khai thác rừng sẽ làm thay đổi cấu trúc tổ thành loài. Nghiên cứu ở Lâm Trường Ba Rền cho thấy, trong khi nhóm loài cây
11 mục đích ở rừng giàu và trung bình chiếm 30-50% thì ở rừng nghèo sau khai thác nhiều lần chỉ chiếm 13 - 25%. Ở Hương Sơn có những vùng Chẹo và Ngát chiếm 32%, các loài khác chiếm 41% nghĩa là 73% ưu thế là các loài kém giá trị kinh tế. Tại Kon Hà Nừng cũng nhận thấy tổ thành các loài có giá trị kinh tế ở rừng giàu (Giổi, Sữa, Xoay, Re, Xoan đào, Thông nàng,...) chiếm 20% trong khi ở rừng nghèo chỉ có 13% dẫn theo Nguyễn Thanh Tiến, 2010) [23]. b. Nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ Trên quan điểm nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ của rừng, khác với một số tác giả nước ngoài về quan điểm tầng thứ trong rừng nhiệt đới, ở Việt Nam hầu như các nhà khoa học đều thống nhất là có sự phân tầng trong rừng tự nhiên. Sự phân tầng đó khá rõ rệt, có ý nghĩa quan trọng trong hệ sinh thái và đồng thời tạo ra sự đa dạng sinh học của rừng nhiệt đới. Thái Văn Trừng (1963, 1978) [32] đã phân rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở Việt Nam thành năm tầng: tầng vượt tán A1, tầng ưu thế sinh thái A2, tầng dưới tán A3, tầng cây bụi thấp B và tầng cỏ quyết C. Trần Ngũ Phương (1970, 1998, 1999) cho rằng: số tầng nhiều nhất trong đai rừng nhiệt đới mưa mùa ở Việt Nam là năm, kể cả tầng cây bụi và thảm tươi. Nhưng theo ông việc phân tầng theo các cấp chiều cao là không khoa học. Thực tế nếu phân tầng mà không chỉ rõ giới hạn cấp chiều cao, thì việc phân tầng ấy chỉ đơn thuần mang tính chất định tính [17]. Theo Nguyễn Văn Trương (1973, 1983) khi nghiên cứu cấu trúc đứng của rừng tự nhiên ở các vùng Nghệ An, Hà Tĩnh, Hà Giang, Bắc Kạn và Tuyên Quang, đã chia chiều cao rừng từ đỉnh cây cao nhất đến cây thấp nhất thành một số cấp chiều cao theo công thức Hoppman và gộp thành năm cấp chiều cao [34]. Lê Minh Trung (1991,1992), trên cơ sở phân cấp chiều cao với cự li cấp là hai mét; đã phân các ưu hợp Giổi xanh, ưu hợp Bằng lăng thành ba tầng và ưu hợp dầu đỏ thành hai tầng với giá trị các đường giới hạn tầng khác nhau cho rừng ở vùng Gia Nghĩa - Đắc Nông [27]. Đào Công Khanh (1996), cũng cho biết: trong rừng mưa nhiệt đới, sự ứ đọng tầng tán hình thành tầng tích tụ ở một vài cấp chiều cao là tồn tại rõ rệt; và theo Vũ Đình Phương (1998), việc xác định giới hạn của các tầng thứ chỉ có thể làm