Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu một số đặc điểm lâm học của quần xã thực vật rừng tự nhiên tại Khu bảo tồn thiên nhiên Mường Nhé, Điện Biên

Chia sẻ: Tri Tâm | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:128

Thêm vào BST

Báo xấu

49
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là xác định được đặc điểm lâm học cơ bản của một số quần xã thực vật rừng tự nhiên đặc trưng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Mường Nhé, Điện Biên; đề xuất các giải pháp nhằm phục hồi và phát triển tài nguyên rừng tại KBT một cách bền vững.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu một số đặc điểm lâm học của quần xã thực vật rừng tự nhiên tại Khu bảo tồn thiên nhiên Mường Nhé, Điện Biên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÝ THỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM LÂM HỌC CỦA QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG TỰ NHIÊN TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN MƯỜNG NHÉ, ĐIỆN BIÊN CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC MÃ SỐ: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS. PHẠM XUÂN HOÀN Hà Nội, năm 2016
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 chƣa từng đƣợc 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 3 tháng 10 năm 2016 Người cam đoan Lý Thị Hƣớng
ii LỜI CẢM ƠN Sau quá trình học tập tại Trƣờng Đại học Lâm nghiệp, Khóa học Cao học K22B Lâm học (2014 – 2016) đã bƣớc vào giai đoạn kết thúc. Đƣợc sự nhất trí của nhà trƣờng, Khoa đào tạo Sau đại học, tôi tiến hành thực tập tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu một số đặc điểm lâm học của quần xã thực vật rừng tự nhiên tại Khu bảo tồn thiên nhiên Mƣờng Nhé, Điện Biên”. Sau thời gian thực hiện, đến nay luận văn cơ bản đã hoàn thành. Nhân dịp này, tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới Thầy giáo PGS.TS. Phạm Xuân Hoàn, ngƣời đã trực tiếp tận tình hƣớng dẫn, dìu dắt và giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng đại học Lâm nghiệp, Khoa Sau Đại học cùng tập thể quý Thầy, Cô giáo và tập thể Cán bộ viên chức trong nhà trƣờng. Đồng thời tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới ban giám đốc và toàn thể Cán bộ viên chức của khu bảo tồn thiên nhiên Mƣờng Nhé - Điện Biên, phòng kỹ thuật lâm nghiệp - Sở Nông nghiệp Điện Biên, Ban giám hiệu Trƣờng cao đẳng nghề Điện Biên, Khoa Lâm nông nghiệp và anh chị em, bạn bè đồng nghiệp, các học trò đã tạo điều kiện về thời gian, thu thập số liệu và tham gia nhiều ý kiến quý báu góp phần đáng kể cho đề tài này. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố, mẹ, chồng, anh chị em và ngƣời thân trong gia đình, đó là những ngƣời luôn sát cánh và động viên giúp đỡ tôi về mọi mặt trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Mặc dù, tôi đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện, nhƣng do kiến thức của tôi còn nhiều hạn chế, thời gian và tƣ liệu tham khảo cũng có hạn nên luận văn của tôi chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Tôi kính mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu, bổ sung của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để luận văn của tôi đƣợc hoàn thiện hơn. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Điện Biên, tháng 10 năm 2016 Tác giả Lý Thị Hƣớng
iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN............................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................. viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................. ix ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chƣơng 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 tái sinh rừng..................................................................... 5 1.2. Ở trong nƣớc ............................................................................................... 7 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng ................................................................... 7 1.2.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng................................................................... 13 1.3. Thảo luận .................................................................................................. 18 Chƣơng 2 MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 19 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 19 2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 19 2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................ 19 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 19 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 20 2.3.1. Nghiên cứu cấu trúc rừng ...................................................................... 20 2.3.2. Nghiên cứu một số quy luật kết cấu lâm phần....................................... 20 2.3.3. Nghiên cứu tái sinh rừng ....................................................................... 20
iv 2.3.4. Đề xuất một số giải pháp phục hồi và phát triển rừng ........................... 20 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 20 2.4.1. Kế thừa tài liệu ...................................................................................... 20 2.4.2. Điều tra ngoại nghiệp ............................................................................ 21 2.4.3. Nội nghiệp ............................................................................................. 23 Chƣơng 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 29 3.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................... 29 3.1.1. Vị trí địa lý............................................................................................. 29 3.1.2. Địa hình ................................................................................................. 29 3.1.3. Đất đai ................................................................................................... 30 3.1.4. Khí hậu, thủy văn .................................................................................. 31 3.2. Đặc điểm tài nguyên rừng ........................................................................ 32 3.2.1. Tài nguyên thực vật rừng....................................................................... 32 3.2.2. Tài nguyên động vật rừng ...................................................................... 33 3.3. Điều kiện kinh tế - xã hội ......................................................................... 34 3.3.1. Thành phần dân tộc, dân số, lao động ................................................... 34 3.3.2. Phát triển kinh tế .................................................................................... 35 3.3.3. Giao thông, thủy lợi, điện sinh hoạt ...................................................... 36 3.3.4. Y tế, giáo dục ......................................................................................... 37 Chƣơng 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................. 38 4.1. Đặc điểm cấu trúc rừng ............................................................................ 38 4.1.1. Cấu trúc mật độ, tổ thành và vai trò quan trọng của loài cây trong quần xã ..................................................................................................................... 38 4.1.2. Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che ............................................................. 42 4.2. Một số quy luật kết cấu lâm phần ............................................................ 48 4.2.1. Quy luật phân bố số cây theo cấp đƣờng kính N/D ............................... 48
v 4.2.2. Quy luật phân bố số cây theo cấp chiều cao N/H .................................. 59 4.3. Một số đặc điểm tái sinh rừng tại khu vực nghiên cứu............................. 68 4.3.1.Tổ thành và mật độ cây tái sinh .............................................................. 68 4.3.2. Chất lƣợng cây tái sinh .......................................................................... 70 4.3.3. Phân bố cây tái sinh theo chiều cao ....................................................... 71 4.3.4. Hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất ........................................... 73 4.3.5. Ảnh hƣởng của một số nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên .............. 74 4.4. Đề xuất một số giải pháp phục hồi và phát triển rừng .............................. 77 4.4.1. Giải pháp về quản lý bảo vệ .................................................................. 77 4.4.2. Một số giải pháp lâm sinh ..................................................................... 78 Chƣơng 5 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ...................................... 80 5.1. Kết luận .................................................................................................... 80 5.1.1. Cấu trúc tầng cây cao ............................................................................ 80 5.1.2. Một số quy luật kết cấu lâm phần .......................................................... 80 5.1.3. Đặc điểm tái sinh tự nhiên của các trạng thái rừng ............................... 81 5.1.4. Một số đề xuất ....................................................................................... 81 5.2. Tồn tại....................................................................................................... 82 5.3. Kiến nghị .................................................................................................. 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO
vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 4.1 Đặc trƣng mật độ, tổ thành của trạng thái rừng IIA 38 4.2 Đặc trƣng mật độ, tổ thành của trạng thái rừng IIB 39 4.3 Đặc trƣng mật độ, tổ thành của trạng thái rừng IIIA1 41 4.4 Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che của trạng thái rừng IIA 43 4.5 Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che của trạng thái rừng IIB 45 4.6 Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che của trạng thái rừng IIIA1 47 4.7 Phân bố N/D1.3 của trạng thái rừng IIA 48 4.8 Một số đặc trƣng mẫu của phân bố N/D1.3 trạng thái rừng IIA 49 Kết quả mô phỏng và kiểm tra giả thuyết về phân bố N/D1.3 4.9 50 trạng thái IIA 4.10 Phân bố N/D1.3 của trạng thái rừng IIB 52 Một số đặc trƣng mẫu của phân bố N/D1.3 của trạng thái rừng 4.11 53 IIB Kết quả mô phỏng và kiểm tra giả thuyết về phân bố N/D1.3 4.12 54 trạng thái IIB 4.13 Phân bố N/D1.3 của trạng thái rừng IIIA1 56 Một số đặc trƣng mẫu của phân bố N/D1.3 của trạng thái rừng 4.14 57 IIIA1 Kết quả mô phỏng và kiểm tra giả thuyết về phân bố N/D1.3 4.15 58 trạng thái IIIA1 4.16 Phân bố N/Hvn của trạng thái rừng IIA 59 4. 17 Một số đặc trƣng mẫu của phân bố N/Hvn trạng thái rừng IIA 60 Kết quả mô phỏng và kiểm tra giả thuyết về phân bố N/Hvn 4.18 61 trạng thái IIA 4.19 Phân bố N/Hvn của trạng thái rừng IIB 62 4.20 Một số đặc trƣng mẫu của phân bố N/Hvn trạng thái rừng IIB 63
vii Kết quả mô phỏng và kiểm tra giả thuyết về phân bố N/Hvn 4.21 64 trạng thái IIB 4.22 Phân bố N/Hvn của trạng thái rừng IIIA1 65 4.23 Một số đặc trƣng mẫu phân bố N/Hvn của trạng thái rừng IIIA1 66 Kết quả mô phỏng và kiểm tra giả thuyết về phân bố N/Hvn 4.24 67 trạng thái IIIA1 4.25 Tổ thành và mật độ cây tái sinh ba trạng thái rừng 69 4.26 Chất lƣợng cây tái sinh của ba trạng thái rừng 70 4.27 Phân bố cây tái sinh theo chiều cao của ba trạng thái rừng 72 Hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất của ba trạng thái 4.28 73 rừng Một số chỉ tiêu tái sinh tự nhiên dƣới độ tàn che của 3 trạng thái 4.29 74 rừng Ảnh hƣởng của cây bụi, thảm tƣơi đến tái sinh của 3 trạng thái 4.30 76 rừng
viii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Tramg 4.1 Biểu đồ mô tả cấu trúc tầng thứ trạng thái rừng IIA 43 4.2 Biểu đồ mô tả cấu trúc tầng thứ trạng thái rừng IIB 44 4.3 Biểu đồ mô tả cấu trúc tầng thứ trạng thái rừng IIIA1 46 4.4 Phân bố N/D1.3 thực nghiệm của trạng thái rừng IIA 49 Phân bố N/D1.3 lý thuyết và thực nghiệm của trạng thái 4.5 51 rừng IIA 4.6 Phân bố N/D1.3 thực nghiệm của trạng thái rừng IIB 52 Phân bố N/D1.3 lý thuyết và thực nghiệm của trạng thái 4.7 55 rừng IIB 4.8 Phân bố N/D1.3 thực nghiệm của trạng thái rừng IIIA1 56 Phân bố N/D1.3 lý thuyết và thực nghiệm của trạng thái 4.9 59 rừng IIIA1 4.10 Phân bố N/Hvn thực nghiệm của trạng thái rừng IIA 59 Phân bố N/Hvn lý thuyết và thực nghiệm của trạng thái 4.11 62 rừng IIA 4.12 Phân bố N/Hvn thực nghiệm của trạng thái rừng IIB 62 Phân bố N/Hvn lý thuyết và thực nghiệm của trạng thái 4.13 65 rừng IIB 4.14 Phân bố N/Hvn thực nghiệm của trạng thái rừng IIIA1 65 Phân bố N/Hvn lý thuyết và thực nghiệm của trạng thái 4.15 68 rừng IIIA1 4.16 Biểu đồ chất lƣợng cây tái sinh của 3 trạng thái rừng 71 Biểu đồ phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao của 3 trạng 4.17 72 thái rừng
ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa đầy đủ ∆ Độ chính xác của ƣớc lƣợng tƣơng ứng với độ tin cậy 95%. D1.3 Đƣờng kính ngang ngực (Đƣờng kính tại vị trí 1,3m). Dmax Đƣờng kính ngang ngực lớn nhất. Dmin Đƣờng kính ngang ngực nhỏ nhất. Dt Đƣờng kính tán cây. ĐT Hƣớng Đông tây. Ex Độ nhọn của phân bố. G Tiết diện ngang thân cây. G% Tiết diện ngang thân cây tƣơng đối. Hmax Chiều cao vút ngọn lớn nhất. Hmin Chiều cao vút ngọn nhỏ nhất. Htb Chiều cao trung bình. Hvn Chiều cao vút ngọn. Hvntb Chiều cao vút ngọn trung bình. IV% Chỉ số mức độ quan trọng của loài trong quần xã. Me Trung vị mẫu. Mo Giá trị x tƣơng ứng với tần số cao nhất. N Mật độ. N% Mật độ tƣơng đối. NB Hƣớng Nam bắc. OTC Ô tiêu chuẩn. R (m) Phạm vi biến động (R = Xmax - Xmin) S Sai tiêu chuẩn mẫu. S ̅ Sai số của số trung bình mẫu. Hệ số biến động (là chỉ tiêu biểu thị mức độ biến động bình S% quân tƣơng đối của dãy trị số quan sát)
x S2 Phƣơng sai mẫu. Sk Độ lệch của phân bố. TB Trung bình. V Thể tích thân cây. V% Thể tích tƣơng đối. χt2 Tiêu chuẩn Khi bình phƣơng tính toán đƣợc. χ052 Tiêu chuẩn Khi bình phƣơng tra bảng. CBTT Cây bụi thảm tƣơi CTTT Công thức tổ thành. ĐTC Độ tàn che KBT Khu bảo tồn. ODB Ô dạng bản. STT Số thứ tự. TC Tàn che TT Thứ tự. TT ODB Thứ tự ô dạng bản. TT OTC Thứ tự ô tiêu chuẩn.
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng là tài nguyên vô cùng quý giá. Rừng không chỉ cung cấp các sản phẩm gỗ và lâm sản ngoài gỗ mà còn có vai trò to lớn trong việc điều hoà khí hậu, bảo vệ đất và điều tiết nguồn nƣớc. Rừng càng có ý nghĩa to lớn hơn đối với các tỉnh miền núi phía Bắc. Điện Biên là một trong những tỉnh nằm ở khu vực Tây Bắc với tổng diện tích đất tự nhiên là 956.290 ha (Nguồn: Cổng thông tin điện tử tỉnh Điện Biên, 2016), trong đó chủ yếu là đất đồi núi, do địa hình chia cắt phức tạp vì vậy mà rừng đặc biệt là rừng tự nhiên càng có vai trò quan trọng hơn. Ban quản lý khu bảo tồn thiên nhiên Mƣờng Nhé (sau đây gọi tắt là KBT) đƣợc Ủy ban nhân dân tỉnh Điện Biên thành lập tại Quyết định số 1019/QĐ- UBND ngày 03/10/2005, nhằm bảo tồn 45.581 ha rừng nằm trên địa bàn năm xã biên giới của huyện Mƣờng Nhé bao gồm: Sín Thầu, Leng Su Sìn, Chung Chải, Nậm Kè và Mƣờng Nhé. KBT nằm ở phía thƣợng nguồn của Sông Đà tiếp giáp với đƣờng biên giới quốc gia với chức năng duy trì và phát triển hệ động, thực vật rất phong phú, đa dạng trong vùng. KBT là kho lƣu giữ nhiều nguồn gen quý hiếm, có tầm ảnh hƣởng lớn đến môi trƣờng sinh thái, phát triển kinh tế xã hội khu vực và có ý nghĩa quan trọng về mặt an ninh quốc phòng. Hệ sinh thái rừng ở đây mang nhiều nét đặc trƣng cho hệ sinh thái rừng vùng núi cao Tây Bắc với hai kiểu chính đó là kiểu rừng kín thƣờng xanh mƣa ẩm nhiệt đới và kiểu rừng kín thƣờng xanh mƣa ẩm á nhiệt đới núi thấp. Tuy nhiên, rừng nguyên sinh còn lại rất ít mà chủ yếu là thảm thực vật thứ sinh với các trạng thái IA, IB, IC, IIA, IIB, IIIA1, IIIA2, IIIA3. Cho đến nay, do khai thác thiếu kiểm soát, đặc biệt do những hạn chế của công tác quản lý bảo vệ rừng đã làm cho rừng giảm mạnh về trữ lƣợng, diện tích, chất lƣợng đặc biệt là tầng cây gỗ bị phá hoại; mặt khác nạn đốt nƣơng làm rẫy và lấn chiếm làm nƣơng rẫy, đất thổ cƣ, đất vƣờn, mở đƣờng ô tô vào các bản trong xã càng làm gia tăng tốc độ phá rừng. Vì vậy, để phục hồi và phát triển rừng tại KBT một cách bền vững hơn nhất thiết phải có những nghiên cứu đầy đủ về đặc điểm lâm học của hệ sinh thái rừng, từ đó đề xuất những biện pháp kỹ thuật và quản lý hợp lý. Tuy
2 nhiên, cho đến nay chƣa có một công trình nghiên cứu nào đƣợc thực hiện để tìm hiểu về hệ sinh thái rừng nơi đây. Do đó, việc đi sâu nghiên cứu một cách có hệ thống về đặc trƣng lâm học của các quần xã thực vật tại KBT là thực sự cần thiết. Xuất phát từ thực trạng trên, đề tài: “Nghiên cứu một số đặc điểm lâm học của quần xã thực vật rừng tự nhiên tại Khu bảo tồn thiên nhiên Mường Nhé, Điện Biên” đƣợc đặt ra nhằm cung cấp những hiểu biết về đặc điểm lâm học của quần xã thực vật rừng đồng thời là căn cứ khoa học cho việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm phục hồi và phát triển bền vững tài nguyên rừng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Mƣờng Nhé, Điện Biên.
3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắp xếp, tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian (Phùng Ngọc Lan, 1986) [22]. Cấu trúc rừng là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc rừng chính là hình thức bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái rừng. Hệ sinh thái rừng, đặc biệt là các hệ sinh thái rừng tự nhiên nhiệt đới là những hệ sinh thái có cấu trúc phức tạp nhất. Bởi vậy, những nghiên cứu về cấu trúc rừng này luôn là con đƣờng đầy chông gai đối với các nhà khoa học. Baur G.N (1979) [1], đã nghiên cứu về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mƣa, tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh đƣợc áp dụng vào từng rừng mƣa tự nhiên. - Mô tả hình thái cấu trúc rừng Hiện tƣợng thành tầng là một trong những đặc trƣng cơ bản về cấu trúc hình thái của quần xã thực vật rừng và là cơ sở để tạo nên cấu trúc tầng thứ. David và P.W.Risa (1933-1934) đã đề xƣớng và sử dụng phƣơng pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng trong nghiên cứu cấu trúc tầng thứ của rừng. Cho đến nay, phƣơng pháp này vẫn có hiệu quả, tuy nhiên nhƣợc điểm của nó là chỉ minh họa đƣợc cách sắp xếp theo chiều thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn. Cusen (1951) đã khắc phục nhƣợc điểm trên bằng cách vẽ một số giải kề bên nhau và đƣa lại một hình tƣợng về không gian ba chiều. David và Richards (1933-1934) đã đề xuất phƣơng pháp biểu đồ trắc diện khi nghiên cứu cấu trúc rừng nhiệt đới theo chiều nằm ngang và chiều thẳng đứng (Dẫn theo Nguyễn Thị Thoa, 2003) [33].
4 Catinot R (1965) [3] đã nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả, phân loại theo các khái niệm, dạng sống, tầng phiến. Ngoài ra, tác giả còn biểu diễn cấu trúc hình thái rừng mƣa bằng những phẫu đồ rừng. Meyer (1952) đã mô tả phân bố N/D1.3 bằng phƣơng trình toán học có dạng đƣờng cong giảm liên tục và đƣợc gọi là phƣơng trình Meyer hay gọi là hàm Meyer. Richards P.W (1952) [28] cũng đã đề cập đến phân bố số cây theo cấp đƣờng kính. Tác giả coi dạng phân bố này là một dạng đặc trƣng của rừng tự nhiên. Roollet (1971) đã biểu diễn các mối tƣơng quan giữa đƣờng kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn, giữa đƣờng kính tán và đƣờng kính ngang ngực bằng các năm hồi quy, đồng thời mô tả cấu trúc hình thái rừng mƣa bằng các phẫu đồ (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [10] Bally (1973) đã sử dụng hàm Weibull, Schiffel biểu thị đƣờng cong cộng dồn phần trăm số cây bằng đa thức bậc ba khi nghiên cứu về quy luật N/D (dẫn theo Vũ Tiến Hinh, Phạm Ngọc Giao, 1997) [15] Nhìn chung, các công trình nghiên cứu về mô tả hình thái cấu trúc rừng trên thế giới, các tác giả đều đƣa ra những nhận xét mang tính định tính, chƣa mang tính định lƣợng nên chƣa thực sự phản ánh đƣợc sự phức tạp về cấu trúc của rừng tự nhiên nhiệt đới. - Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng Để khắc phục nhƣợc điểm của các công trình nghiên cứu về mô tả hình thái cấu trúc rừng, cùng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học giúp cho việc nghiên cứu cấu trúc rừng chuyển dần từ mô tả định tính sang định lƣợng. Nhiều tác giả đã sử dụng các công thức và hàm toán học để mô hình hoá cấu trúc rừng, xác định mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc của rừng. Raunkiaer (1934) đã tìm ra công thức xác định phổ dạng sống chuẩn theo tỷ lệ phần trăm giữa số lƣợng cá thể của từng dạng sống so với tổng số cá thể trong một khu vực. Từ đó, tác giả đã xây dựng công thức xác định phổ dạng sống chuẩn cho hàng nghìn loài cây khác nhau. Để biểu thị tính đa dạng về loài, một số tác giả đã
5 xây dựng các công thức xác định chỉ số đa dạng loài nhƣ Simpson (1949), Margalef (1958), Menhinik (1964)… Khi các hàm toán học đƣợc đƣa vào sử dụng để mô phỏng các quy luật kết cấu lâm phần thì các nghiên cứu định lƣợng cấu trúc rừng càng phát triển mạnh mẽ hơn. Nhiều tác giả đã tập trung nghiên cứu cấu trúc rừng theo không gian và thời gian, tiêu biểu nhƣ Rollet B. L (1971) đã biểu diễn mối quan hệ giữa đƣờng kính và chiều cao bằng các hàm hồi quy, phân bố đƣờng kính ngang ngực, đƣờng kính tán bằng các dạng phân bố xác suất, Belly (1973) sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đƣờng kính thân cây loài Thông…(Dẫn theo Trần Văn Con, 2001) [6]. Andel S. (1981) [43] đã chứng minh cấu trúc rừng có ảnh hƣởng tới tái sinh rừng thông qua việc xác định độ đầy tối ƣu cho sự phát triển bình thƣờng cây gỗ là 0,6 – 0,7. Tác giả cho rằng độ khép tán của rừng có quan hệ với mật độ và sức sống của cây con. Tóm lại, trên thế giới các công trình nghiên cứu về 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 cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới còn rất ít nên cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật cho rừng tự nhiên nhiệt đới vẫn còn nhiều vấn đề chƣa đƣợc làm sáng tỏ. 1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng Tái sinh rừng là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Hiểu theo nghĩa rộng tái sinh rừng là sự tái sinh của một hệ sinh thái rừng. Nó có biểu hiện là sự xuất hiện của một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng, dƣới tán rừng, chỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nƣơng rẫy… Vai trò lịch sử của lớp cây con này là thay thế thế hệ cây gỗ già cỗi. Do đó, tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng.
6 Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu thì hiệu quả tái sinh rừng đƣợc xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lƣợng cây tái sinh và đặc điểm phân bố. Lowdermilk (1927), đã xây dựng phƣơng pháp điều tra tái sinh tự nhiên. Tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống, với ô đo đếm điều tra tái sinh có diện tích từ 1 – 4 m2. Do diện tích điều tra nhỏ nên việc đo đếm có nhiều thuận lợi nhƣng số lƣợng ô phải đủ lớn và trải đều trên diện tích khu rừng mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Cho đến nay, nhiều tác giả đã sử dụng phƣơng pháp này khi điều tra tái sinh tự nhiên. Barnard (1950), đã đề nghị một phƣơng pháp “ điều tra chuẩn đoán” để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên. Theo tác giả kích thƣớc ô đo đếm có thể thay đổi tùy theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở các trạng thái rừng khác nhau (dẫn theo Nguyễn Văn Hồng, 2010) [17]. Richards (1952) [28], đã tổng kết các kết quả nghiên cứu về phân bố số cây tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Tác giả đã đƣa ra nhận xét: trong các ô dạng bản có kích thƣớc nhỏ (1 x 1m, 1 x 1,5m) cây tái sinh tự nhiên có dạng phân bố cụm, một số ít có phân bố Poisson. Một số tác giả nghiên cứu tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới châu Á nhƣ Bara (1954), Budowski (1956) có nhận định dƣới tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ lƣợng cây tái sinh có giá trị kinh tế, nên việc đề xuất các biện pháp lâm sinh để bảo vệ lớp cây tái sinh này là cần thiết (Dẫn theo Nguyễn Thị Thoa, 2003) [33]. Nhờ những nghiên cứu này nhiều biện pháp tác động vào lớp cây tái sinh đã đƣợc xây dựng và đem lại hiệu quả đáng kể. Van Steenis (1956) [44] đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng nhiệt đới đó là tái sinh phân tán – liên tục của các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của các loài cây ƣa sáng. Hai đặc điểm này không chỉ thấy ở rừng nguyên sinh mà còn thấy cả ở rừng thứ sinh – một đối tƣợng rừng khá phổ biến ở nhiều nƣớc nhiệt đới. Khi nghiên cứu ảnh hƣởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên, nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ,
7 cây bụi, thảm tƣơi đƣợc đề cập thƣờng xuyên. Baur G.N (1979) [1] cho rằng trong rừng nhiệt đới sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hƣởng đến phát triển của cây con, còn đối với sự nảy mầm và phát triển của cây mầm, ảnh hƣởng này thƣờng không rõ ràng. Ngoài ra, các tác giả nhận định, thảm cỏ và cây bụi có ảnh hƣởng đến sinh trƣởng và phát triển của cây tái sinh. Mặc dù ở những quần thụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhƣng chúng vẫn ảnh hƣởng đến cây tái sinh. Đối với rừng nhiệt đới, số lƣợng loài cây trên một đơn vị diện tích thƣờng lớn nhƣng số lƣợng loài cây có giá trị kinh tế thƣờng không nhiều và đƣợc chú ý hơn, còn các loài cây có giá trị kinh tế thấp lại ít đƣợc quan tâm mặc dù chúng có vai trò sinh thái quan trọng. Vì vậy, khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên cần phải đề cập một cách đầy đủ tất cả các loài cây xuất hiện trong lớp cây tái sinh để có những đánh giá chính xác tình hình tái sinh rừng và có những biện pháp tác động phù hợp. Tóm lại, kết quả nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới cho chúng ta những hiểu biết về các phƣơng pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên ở một số nơi. Đặc biệt, sự vận dụng các hiểu biết về quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm quản lý tài nguyên rừng bền vững. 1.2. Ở trong nƣớc 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Rừng tự nhiên Việt Nam thuộc kiểu rừng nhiệt đới và á nhiệt đới núi thấp, rất phong phú và đa dạng về thành phần loài, phức tạp về cấu trúc. Trƣớc năm 1945, vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng ở các nƣớc Đông Dƣơng, chủ yếu là do ngƣời Pháp thực hiện. Sau đó, trong những năm đầu của thế kỷ 20, các nhà khoa học trong nƣớc mới tiến hành nghiên cứu về cấu trúc rừng. Trong những năm gần đây, cấu trúc rừng ở nƣớc ta đã đƣợc nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu làm cơ sở cho việc định hƣớng phát triển rừng và đề ra biện pháp lâm sinh hợp lý. Trần Ngũ Phƣơng và cộng tác viên (1970) [26] đã nghiên cứu nhân tố cấu trúc đầu tiên là tổ thành và thông qua đó phát hiện một số quy luật phát triển của các hệ sinh thái rừng và ứng dụng vào thực tiễn sản xuất. Trên cơ sở kết quả điều tra tổng quát về tình hình rừng miền bắc Việt Nam từ 1961 – 1965, tác giả đã chỉ ra
8 những đặc điểm cấu trúc của các thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam. Rừng tự nhiên có nhiều tầng, khi tầng trên già cỗi, tàn lụi rồi tiêu vong thì tầng kế tiếp thay thế... trong mỗi chuỗi diễn thế tự nhiên nhƣ vậy, số lần thay thế tối đa cũng chỉ là 3, vì rừng nhiều tầng tối đa cũng chỉ có thể có 3 tầng cây gỗ. Đồng Sỹ Hiền (1974) 12 khi lập biểu thể tích cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam, đã nghiên cứu nhiều lâm phần trên các địa phƣơng khác nhau và đƣa đến kết luận chung là: phân bố N-D là dạng phân bố giảm, nhƣng trong quá trình khai thác chọn thô không theo quy chuẩn, đƣờng phân bố thực nghiệm thƣờng có dạng hình răng cƣa. Với kiểu phân bố thực nghiệm nhƣ vậy, tác giả đã dùng hàm Meyer và họ đƣờng cong Pearson để mô phỏng quy luật cấu trúc đƣờng kính cây rừng. Nguyễn Ngọc Lung và Đào Công Khanh (1999) cũng dùng hàm Poisson để mô tả quy luật phân bố số cây theo cỡ kính với kiểu rừng kín thƣờng xanh có kết cấu phức tạp của rừng Thông ba lá ở Lâm Đồng nhƣ: thảm thực vật có cấu trúc về loài phong phú và phân bố nhiều tầng. Ngoài hai hay ba tầng cây gỗ lớn còn có những tầng cây bụi thấp, gồm những cây mọc rải rác, trong đó có những cây con, cây mạ và cả những loài mọc trong bóng râm dƣới tán rừng (theo Ninh Văn Tứ, 2013) [41]. Nguyễn Văn Trƣơng (1983) 35] khi nghiên cứu về “Quy luật cấu trúc rừng hỗn loài” đã sử dụng các OTC có diện tích từ 0,25 – 1 ha, trong đó các cây D1cm trở lên đƣợc đo đếm về D, Hvn, Dt,... cự ly cấp kính là 4cm, chiều cao là 2m, cấp tiết diện ngang là 0,025 m2. Tác giả dùng phƣơng pháp toán học để tiếp cận vấn đề và định lƣợng hóa quy luật phân bố bằng các mô hình toán học cụ thể sau đó xây dựng rừng có cấu trúc chuẩn. Tác giả đã nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng, tập trung làm rõ những vấn đề về thành phần loài cây, tìm hiểu cấu trúc từng loài nhƣ: cấu trúc đứng, cấu trúc đƣờng kính của rừng, phân bố số cây và tổng tiết diện ngang thân cây trên mặt đất rừng, tái sinh và diễn thế các thế hệ của rừng,... từ đó đƣa ra những kết luận hợp lý và đề xuất các biện pháp xử lý rừng có hiệu quả, vừa cung cấp gỗ, vừa nuôi dƣỡng và tái sinh đƣợc rừng, là cơ sở khoa học góp phần giải quyết chiến lƣợc nghề rừng nƣớc ta.
9 Nguyễn Văn Trƣơng (1986) [36] khi nghiên cứu về rừng tự nhiên, đã sử dụng phân bố Poisson để nghiên cứu mô phỏng quy luật cấu trúc đƣờng kính thân cây rừng cho đối tƣợng rừng hỗn giao khác tuổi. Nguyễn Hải Tuất (1986) 38 đã biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh bằng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách và vận dụng Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể rừng. Nghiên cứu của Vũ Nhâm (1988) [24] cho rằng để biểu thị phân bố N/D cho những lâm phần thuần loài, đều tuổi nhƣ Thông đuôi ngựa, Mỡ, Bồ đề…. có thể dùng hàm Weibull với hai tham số. Nguyễn Duy Chuyên (1988) [4] đã khái quát hoá đặc điểm những loài có giá trị kinh doanh và biểu diễn bằng hàm lý thuyết khi nghiên cứu cấu trúc rừng, tăng trƣởng trữ lƣợng và tái sinh tự nhiên rừng thƣờng xanh lá rộng hỗn loài cho ba vùng kinh tế (Sông Hiếu, Yên Bái, Lạng Sơn). Từ đó làm cơ sở định hƣớng giải pháp lâm sinh cho các vùng sản xuất nguyên liệu. Trần Văn Con (1991) [5] đã mô phỏng cấu trúc số cây theo cấp đƣờng kính của rừng khộp bằng hàm Weibull và cho rằng khi rừng còn non thì có dạng phân bố giảm, khi rừng càng lớn thì có xu hƣớng chuyển sang phân bố một đỉnh và lệch dần từ trái sang phải. Đó là sự biến thiên về lập địa có lợi hay không có lợi cho quá trình tái sinh. Phạm Ngọc Giao (1994) [9] khi nghiên cứu quy luật N/D cho Thông đuôi ngựa vùng Đông Bắc đã chứng minh tính thích ứng của hàm Weibull và xây dựng mô hình cấu trúc đƣờng kính cho lâm phần Thông đuôi ngựa. Lê Sáu (1996) [29] đã mô phỏng cho hầu hết các phân bố thực nghiệm nhƣ phân bố N/D1.3, N/H ở các ô tiêu chuẩn bằng hàm Weibull và cho kết quả tốt. Theo nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) [12] phân bố số cây theo chiều cao (N-H) ở các lâm phần tự nhiên hay trong từng loài cây thƣờng có nhiều đỉnh, phản ánh kết cấu phức tạp của rừng chặt chọn. Thái Văn Trừng (1978) [34] trong nghiên cứu của mình đã đƣa ra các kết quả nghiên cứu cấu trúc của tầng cây gỗ rừng loại IV. Bảo Huy (1993) [19], Đào Công Khanh (1996) [21]…đã nghiên cứu