Luận văn Thạc sĩ Lâm học: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tổ thành và biến động tính đa dạng loài thực vật rừng theo không gian tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Đồng Sơn - Kỳ Thượng, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh

Chia sẻ: Tri Lễ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

mục tiêu nghiên cứu của đề tài là cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý, bảo tồn và phát triển tài nguyên thực vật và tính đa dạng loài thực vật rừng tại KBTTN Đông Sơn - Kỳ Thượng, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Lâm học: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tổ thành và biến động tính đa dạng loài thực vật rừng theo không gian tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Đồng Sơn - Kỳ Thượng, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh

i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình đào tạo Cao học tại trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, gắn việc đào tạo với thực tiễn sản xuất, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tổ thành và biến động tính đa dạng loài thực vật rừng theo không gian tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Đồng Sơn - Kỳ Thượng, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh”. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Khoa sau Đại học, các thầy cô giáo, đặc biệt thầy PGS.TS. Hoàng Kim Ngũ, người trực tiếp hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho tôi trong thời gian học tập cũng như trong quá trình hoàn thành đề tài. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban lãnh đạo và cán bộ Khu Bảo tồn thiên nhiên Đồng Sơn - Kỳ Thượng, UBND huyện Hoành Bồ, .v.v.. cùng toàn thể các đồng nghiệp và bạn bè đã giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này. Mặc dù đã làm việc với tất cả sự nỗ lực, nhưng về trình độ và thời gian hạn chế, nên Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, xây dựng quý báu của các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, kết quả tính toán là trung thực và được trích dẫn rõ ràng. Tôi xin trân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng 9 năm 2011 Tác giả Triệu Đức Hương
ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cảm ơn ....................................................................................................................... i Mục lục............................................................................................................................ii Danh mục các từ viết tắt và ký hiệu .............................................................................. v Danh mục các bảng .......................................................................................................vi Danh mục các hình .......................................................................................................vii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................ 1 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................. 3 1.1. Tình hình nghiên cứu ở trên thế giới...................................................... 3 1.1.1. Tiến triển nghiên cứu về cấu trúc tổ thành rừng ............................. 3 1.1.2. Nghiên cứu về tính đa dạng loài trong các trạng thái rừng............. 4 1.1.3. Nghiên cứu về biến động tính đa dạng thực vật theo không gian. . 8 1.1.4. Về nguyên nhân biến động về phân bố tính đa dạng loài. .............. 9 1.2. Tình hình nghiên cứu ở việt nam ......................................................... 12 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng ......................................................... 12 1.2.2. Nghiên cứu tính đa dạng thực vật trong các trạng thái rừng ........ 14 1.2.3. Biến động tính đa dạng thực vật theo đai độ cao .......................... 15 1.2.4. Nghiên cứu về tính đa dạng thực vật trong KBTTN Đồng Sơn – Kỳ Thượng .............................................................................................. 15 Chương 2: MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................................................................................................................17 2.1. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 17 2.1.1. Mục tiêu chung .............................................................................. 17 2.1.2. Mục tiêu cụ thể .............................................................................. 17 2.2. Phạm vi, giới hạn nghiên cứu .............................................................. 17 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 17
iii 2.2.2. Địa điểm nghiên cứu ..................................................................... 17 2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 17 2.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tổ thành và tính đa dạng loài loài thực vật trong các trạng thái rừng của Khu BTTN. ........................................ 17 2.3.2. Nghiên cứu đặc điểm biến động tính đa dạng loài thực vật rừng (theo không gian, theo thời gian phục hồi rừng khác nhau). .................. 18 2.3.3. Bước đầu đề xuất giải pháp quản lý tài nguyên thực vật trong Khu BTTN Đồng Sơn – Kỳ Thượng, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh .... 18 2.4. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 18 2.4.1. Phương pháp kế thừa tất cả những tài liệu có liên quan đến đề tài ................................................................................................................. 18 2.4.2. Phương pháp điều tra sơ thám và chọn địa điểm lập ÔTC ........... 18 2.4.3. Phương pháp xử lý & tính toán nội nghiệp ................................... 23 Chương 3: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU ...............................................28 3.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................ 28 3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới ................................................................ 28 3.1.2. Địa hình, địa thế ............................................................................ 29 3.1.3. Địa chất và thổ nhưỡng ................................................................. 30 3.1.4. Khí hậu .......................................................................................... 31 3.1.5. Thuỷ văn ........................................................................................ 32 3.1.6. Tài nguyên rừng ............................................................................ 33 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ..................................................................... 33 3.2.1. Dân số, dân tộc và phân bố dân cư ............................................... 33 3.2.2. Cơ sở hạ tầng................................................................................. 34 3.2.3. Thực trạng các ngành kinh tế ........................................................ 35 3.2.4. Đánh giá chung về kinh tế xã hội trong khu vực .......................... 35
iv Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ......................................................................38 4.1. Đặc điểm cấu trúc tổ thành loài thực vật trong các trạng thái rừng ..... 38 4.1.1. Đặc điểm các trạng thái rừng trong khu vực nghiên cứu .............. 38 4.1.2. Đặc điểm cấu trúc tổ thành loài thực vật trong các trạng thái rừng ................................................................................................................. 42 4.1.3. Đặc điểm tính đa dạng loài thực vật rừng trong KBTTN ............. 54 4.1.4 Hiện trạng loài thực vật qui hiếm ở KBTTN Đồng Sơn - Kỳ Thượng. ................................................................................................... 54 4.2. Đặc điểm biến động tính đa dạng loài thực vật rừng trong KBTTN Đồng Sơn – Kỳ Thượng. ............................................................................. 58 4.2.1. Đặc điểm biến động tính đa dạng loài thực vật rừng theo đai độ cao ........................................................................................................... 58 4.2.2. Biến đổi tính đa dạng loài thực vật rừng theo thời gian phục hồi 64 4.3. Đề xuất một số giải pháp trong quản lý bảo vệ rừng và tính đa dạng loài vật theo hướng ổn định và bền vững .................................................... 72 4.3.1. Sách lược duy trì và phục hồi tự nhiên tính đa dạng loài thực vật 72 4.3.2. Về nguyên tắc quản lý KBTTN .................................................... 73 4.3.3. Về kinh tế ...................................................................................... 74 4.3.4. Về pháp luật và giáo dục ............................................................... 75 4.3.5. Về kỹ thuật lâm sinh ..................................................................... 75 KẾT LUẬN TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................78 1. Kết luận ................................................................................................... 78 2. Tồn tại...................................................................................................... 81 3. Khuyến nghị ............................................................................................ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... PHỤ LỤC..........................................................................................................................
v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CTTT Công thức tổ thành. D1.3 Đường kính thân cây tại vị trí 1,3m. ĐHLN Đại học Lâm nghiệp. ĐDSH Đa dạng sinh học. ĐT Đông Tây ĐTQHR Điều tra quy hoạch rừng. GPS Máy định vị toàn cầu. HST Chiều cao của cây Hvn Hệ sinh thái. IUCN Tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế. KT-XH Kinh tế xã hội. KBTTN Khu bảo tồn thiên nhiên. LSNG Lâm sản ngoài gỗ. MH Mô hình. NB Nam Bắc. N/ha Mật độ cây trên ha. OTC Ô tiêu chuẩn. ODB Ô dạng bản. PHR Phục hồi rừng. QXTVR Quần xã thực vật rừng. Tb Trung bình TB Tây Bắc TRKT Trồng rừng kinh tế. TSTN Tái sinh tự nhiên. UNEP Chương trình môi trường liên hợp quốc. WWF Quỹ bảo tồn thiên nhiên thế giới. [1] Số thứ tự tài liệu tham khảo.
vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 4.1 Tổ thành loài cây cao của các trạng thái rừng 43 4.2 Tổ thành loài cây tái sinh của rừng phục hồi IIA, IIB 46 4.3 Tổ thành loài cây tái sinh của trạng thái IIIA1, IIIA2 47 4.4 Mật độ cây tái sinh của các trạng thái rừng 49 4.5 Chất lượng cây tái sinh của các trạng thái rừng 50 4.6 Tổng hợp mật độ cây tái sinh theo cấp chiều cao 53 4.7 Thành phần thực vật bậc cao có mạch ở KBTTN Đồng Sơn - Kỳ Thượng 54 4.8 Danh lục các loài thực vật qui hiếm KBTTN Đồng Sơn – Kỳ Thượng 55 4.9 Mô hình quan hệ giữa độ phong phú loài và đai độ cao 60 4.10 Hệ số tương quan r2 và giá trị P giữa độ phong phú loài và đai độ cao 61 4.11 Chỉ số tính tương đồng sorensen ở các trạng thái rừng theo chiều nằm ngang 63 4.12 So sánh tính thích hợp của 5 mô hình quan hệ “Loài – diện tích” 66 4.13 Tính đa dạng loài ở các trạng thái rừng thứ sinh KBTTN 71
vii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 4.1 Biểu đồ tỷ lệ chất lượng cây tái sinh của các trạng thái rừng 52 4.2 Biểu đồ phân bố số cây theo cấp chiều cao 53 4.3 Mối quan hệ giữa độ phong phú loài và đai độ cao trong các kiểu rừng 61 4.4 Mối quan hệ giữa tính đồng đều Sorensen và cự ly theo chiều ngang/km 63 Tính tương đồng Sorensen 4.5 Quan hệ giữa “Loài – Diện tích” phục hồi Log (Độ phong phú loài), Log 65 (diện tích) 4.6 Quan hệ tốc suất lũy tích loài vật (dS/dA) tăng lên theo diện tích ÔTC 67
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng nhiệt đới có tổ thành loài thực vật phong phú nhất, có bố cục phức tạp nhất trong HST lục địa. Nó chỉ chiếm 6% diện tích bề mặt lục địa, nhưng có từ 1/2 đến 2/3 số loài thực vật sinh sống tại đó. Rừng nhiệt đới duy trì tuần hoàn Cacbon trên toàn cầu, bảo tồn tính đa dạng sinh học, nâng cao sản phẩm gỗ, LSNG và còn có tác dụng điều tiết biến đổi khí hậu, bảo vệ và làm sạch khí quyển cũng như bảo vệ đất và nguồn nước. Rừng nhiệt đới chiếm 40% tổng diện tích rừng lục địa, nhưng do khai thác, chặt phá và làm nương rẫy…, tức can thiệp của con người không hợp lý đã khiến cho rừng nhiệt đới bị mất đi hàng năm khoảng từ 0,6 đến 2,0 %. Ở Việt Nam và Trung Quốc qua thời gian 50 năm, rừng nhiệt đới đã mất đi đến gần 1/2 (so với năm 1945). Xét trên phạm vi toàn cầu, do diện tích rừng nhiệt đới bị khai thác rất lớn nên đã khiến cho tính đa dạng sinh vật giảm thiểu, khí hậu biến đổi, môi trường suy thoái, xói mòn rửa trôi đất và nước, đất đai bị thoái hóa, tài nguyên cạn kiệt dần và xuất hiện một loạt vấn đề sinh thái, ảnh hưởng nghiêm trọng đến điều kiện sinh sống của con người và sự phát triển bền vững của xã hội. Trong những năm qua có nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này và đã thu được nhiều thành quả rất đáng trân trọng. Nhưng để bảo vệ, lợi dụng, phục hồi và phát triển bền vững rừng tự nhiên nhiệt đới, đồng thời để giải quyết những vấn đề sinh thái trọng đại mang tính toàn cầu cần thiết phải tiến hành triển khai những nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc và chức năng QXTVR nhiệt đới, trong đó có nội dung nghiên cứu để duy trì tính đa dạng thực vật rừng nhiệt đới ở mức tương đối cao là vấn đề trọng điểm. Những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu đã quan tâm đến việc duy trì tính đa dạng thực vật, nhưng do mặt bằng nghiên cứu, phương pháp và thời gian nghiên cứu còn hạn chế ở một số mặt cho nên chưa giải quyết được trọn vẹn những vấn đề về động thái và các quá trình sinh thái từ đó ảnh hưởng
2 đến việc bảo vệ tổ thành loài và tính đa dạng loài thực vật trong các quần xã thực vật rừng. Tính đa dạng loài là trung tâm và là cơ sở nghiên cứu tính đa dạng sinh vật. Do tính khác chất về các nhân tố sinh thái và sự can thiệp của con người ở mức độ khác nhau theo thời gian và không gian mà phát sinh hiện tượng sai khác rõ rệt về tính đa dạng loài thực vật trong cảnh quan rừng. Nắm vững động thái theo thời gian và không gian của tính đa dạng loài thực vật không chỉ có ý nghĩa lý luận quan trọng đối với việc lý giải sự hình thành và duy trì cơ chế của tính đa dạng loài tại KBTTN, mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc thực thi các biện pháp bảo tồn và kinh doanh tính đa dạng thực vật. Do rừng tự nhiên nhiệt đới là HST phong phú về loài và có bố cục phức tạp, trong duy trì chức năng sinh thái và bảo tồn tính đa dạng sinh vật tại khu vực và trên toàn cầu nó có tác dụng đặc biệt quan trọng. Vì vậy nghiên cứu và phân tích qui luật sai khác về tính đa dạng thực vật theo thời gian và không gian là vô cùng quan trọng. Vấn đề này cho đến nay còn ít được nghiên cứu ở nước ta, đặc biệt là chưa có công trình nào nghiên cứu tại KBTTN Đồng Sơn - Kỳ Thượng, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh. Để góp phần giải quyết vấn đề tồn tại trên, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu dặc điểm cấu trúc tổ thành và biến động tính đa dạng loài thực vật rừng theo không gian tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Đồng Sơn - Kỳ Thượng, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh”.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu ở trên thế giới 1.1.1. Tiến triển nghiên cứu về cấu trúc tổ thành rừng * Về cấu trúc tổ thành tầng cây cao Sự phong phú của hệ thực vật rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học ghi nhận. Theo Schimper (1935) ở rừng Bắc Mỹ, trên diện tích 0,5 ha có đến 25÷30 loài cây gỗ lớn; Brown (1941) cũng cho biết ở rừng mưa châu Âu hoặc Bắc Mỹ trong trường hợp cực đoan, rừng có thể bao gồm 20÷25 loài cây gỗ. Theo Richards P.W (1952)[33] trong rừng mưa nhiệt đới trong mỗi hecta không có mấy khi ít hơn 40 loài cây gỗ lớn, mà có trường hợp còn đến trên 100 loài. Nhiều loài cây gỗ lớn sinh trưởng hỗn hợp với nhau theo tỷ lệ khá bằng nhau, nhưng cũng có khi chỉ có một hoặc hai loài chiếm ưu thế. Ở châu Á, trong rừng thứ sinh nhiệt đới vùng Shanxin - Trung Quốc, Zeng và cộng sự (1998) đã thống kê khoảng 280 loài cây dược liệu, 80 loài cây có dầu và 20 loài cây có sợi cũng như một số loài cây gỗ có giá trị khác (dẫn theo Zaizhi Z). * Nghiên cứu về tổ thành lớp cây tái sinh rừng Theo quan điểm của các nhà lâm học, hiệu quả của tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. Vai trò của tái sinh rừng hết sức quan trọng, nó quyết định sự tồn tại của thảm thực vật, tái sinh rừng là tiền đề cho quá trình diễn thế rừng đảm bảo rừng luôn trong trạng thái vận động. Do vậy, có thể nói những nghiên cứu về tái sinh rừng đã góp phần làm sáng tỏ các quy luật tồn tại và phát triển của rừng cả trong quá khứ, hiện tại và tương lai. Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới vô cùng phức tạp và còn ít được nghiên cứu. Phần lớn tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa
4 thường chỉ tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng đã ít nhiều bị biến đổi. Van Steenis (1956)[59] đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng mưa nhiệt đới là tái sinh phân tán liên tục của các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của các loài cây ưa sáng. Trong nghiên cứu tái sinh rừng, người ta nhận thấy tầng cây gỗ và tầng cây bụi qua quá trình sinh trưởng, thu nhận ánh sáng, các chất dinh dưỡng sẽ ảnh hưởng đến cây tái sinh. Những lâm phần thưa bị khai thác nhiều, tạo ra nhiều khoảng trống lớn, tạo điều kiện cho cây bụi, thảm tươi phát triển mạnh. Trong điều kiện đó chúng là nhân tố cản trở sự phát triển và khả năng sinh tồn của các cây tái sinh. Nếu lâm phần kín, đất khô, nghèo dinh dưỡng cây bụi thảm tươi phát triển chậm tạo điều kiện cho cây tái sinh vươn lên (Xannikow 1967; Vipper 1973) (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm (1992))[35]. Về phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927), với diện tích ô đo đếm thông thường từ 1 đến 4 m2. Diện tích ô đo đếm nhỏ nên thuận lợi trong điều tra nhưng số lượng ô phải đủ lớn mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (1950) đã đề nghị một phương pháp "điều tra chẩn đoán" mà theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở các trạng thái rừng khác nhau. 1.1.2. Nghiên cứu về tính đa dạng loài trong các trạng thái rừng Loài là do cơ thể sinh vật tiến hóa mà thành, do nó chiếm được 1 không gian nhất định, quần thể loài có sẵn số lượng cá thể nhất định trong thực tế hoặc bị thay đổi khi cách ly. Tính đa dạng loài là hình thức biểu hiện của tính đa dạng sinh vật chung, nó là độ lượng về tính phức tạp của cấu trúc và chức năng quần xã, bao gồm những hàm ý sau:
5 Tính đa dạng loài của 1 khu vực địa lý nhất định là tính đa dạng loài nghiên cứu trong phạm vi khu vực đó; Là tổng số loài trong khu vực, chủ yếu theo góc độ phân loại học, hệ thống học và địa lý học đối với việc nghiên cứu tình hình loài động, thực vật trong 1 khu vực. Cũng còn được gọi là tính đa dạng loài khu vực. Tính đa dạng loài động thực vật của quần xã - Là nghiên cứu cấu trúc theo chiều nằm ngang - theo góc độ sinh thái học; Ở đây chú trọng ý nghĩa sinh thái học của tính đa dạng loài; Là chỉ trình độ đồng đều về sự phân bố các loài trên phương diện sinh thái học. Thường được nghiên cứu trên một bộ phận diện tích của quần xã hoặc trên các OTC, ODB ...Tính đa dạng loài cũng còn được gọi là tính đa dạng sinh thái hoặc tính đa dạng quần xã. Từ năm 1943, Wilianms đã đề xuất khái niệm về “Tính đa dạng loài vật” và Fisher đề xuất khái niệm về chỉ số tính đa dạng loài, cho đến nay cũng đã không ngừng được hoàn thiện thêm về phương pháp xác định tính đa dạng loài của quần xã. Đối với phương pháp xác định không chỉ có phương pháp Magurran - được đánh giá là tương đối tỉ mỉ và chính xác, mà còn có phương pháp của Whitaker - Xác định tính đa dạng loài của quần xã hoặc tính đa dạng HST. Theo ông ta thì nên phân ra tính đa dạng α-, tính đa dạng β- , tính đa dạng γ và các chỉ số của nó. Tính đa dạng loài của 1 hệ tiến hóa hoặc của 1 không gian tiến hóa nhất định, từ góc độ diễn hóa của sinh vật để xem xét thì qui luật biến hóa về tính đa dạng loài cũng tùy theo thời gian và không gian khác nhau mà có sự biến hóa không giống nhau, không chỉ bản thân loài vật, mà còn có cả nguồn gốc, sự phát triển, quá trình thoái hóa và tiêu vong....chính là qui luật diễn hóa của một chỉnh thể tính đa dạng loài vật và nó cũng có đặc thù riêng. Xác định các chỉ số tính đa dạng loài sinh vật cũng tùy theo tính chất mà có thể phân thành 4 loại chỉ số sau:
6 - Chỉ số độ phong phú loài. - Chỉ số tính đa dạng loài. - Chỉ số độ đồng đều. - Chỉ số độ ưu thế sinh thái. Chỉ số độ phong phú loài chủ yếu là xác định mức độ phong phú về loài sinh vật được biển hiện về mặt số lượng loài vật trong một phạm vi không gian nhất định. Thường sử dụng có các chỉ số như: Chỉ số Patrick, Chỉ số Margalef và Chỉ số Menhinick. Chỉ số tính đa dạng loài sẽ là hàm số của sự kết hợp giữa độ nhiều loài và độ phong phú loài sinh vật mà thành. Trong đó thường sử dụng Chỉ số Shannon- Weinerr, Chỉ số Simpson và chỉ số Pielou. Chỉ số độ đồng đều loài là sự kết hợp giữa độ phong phú và độ đồng đều mà thành một lượng thống kê đơn nhất. Số loài trong quần xã nghiên cứu và tổng số cá thể, khi số lượng cá thể bình quân của các loài, quần xã có sẵn tính đa dạng cao nhất - cực đại. Chỉ số độ đồng đều thường được dùng là: Chỉ số Hurlrrt, chỉ số Pielou E1, chỉ số Sheldon E2, chỉ số Heip E3, chỉ số Hill E4 và chỉ số Hill E5) . Trong đó có chỉ số Pielous và chỉ số Alatalo là ứng dụng có hiệu quả tương đối tốt (theo Alatalo). Chỉ số độ ưu thế sinh thái là do ứng dụng kết hợp với chỉ số khác mà thành, có người sử dụng bằng cách so sánh tương đối. Hiện nay vấn đề ĐDSH và bảo tồn ĐDSH đã trở thành một chiến lược toàn cầu, có nhiều tổ chức ra đời để giúp đỡ, hướng dẫn và tổ chức đánh giá, bảo tồn, phát triển đa dạng sinh học trên phạm vi toàn thế giới: Hiệp hội tổ chức Quốc tế bảo vệ thiên nhiên (IUCN), Chương trình môi trường liên hợp quốc (UNEP), Quỹ bảo tồn và bảo vệ thiên nhiên (WWF)…Nhu cầu cơ bản và sự sống còn của chúng ta phụ thuộc vào tài nguyên của trái đất, nếu nguồn tài nguyên đó giảm sút thì cuộc sống của nhân loại sẽ bị đe doạ. Để tránh hiểm họa đó chúng ta phải tôn trọng tài nguyên của trái đất, mọi sự phát triển đều phải
7 theo hướng phát triển bền vững. Theo hội nghị thưởng đỉnh bàn về vấn đề môi trường và đa dạng sinh học tổ chức tại Rio de Janerio (Brazil - 1992)[22], 150 nước đã ký công ước về đa dạng và bảo vệ chúng. Năm 1990 WWF đã xuất bản cuốn sách nói về tầm quan trọng của ĐDSH, IUCN, UNEP và WWF đưa ra chiến lược bảo tồn thế giới… tất cả các cuốn sách đó đều nhằm hướng dẫn và đề ra các phương pháp bảo tồn ĐDSH, làm nền tảng cho công tác bảo tồn và nền tảng trong tương lai (dẫn theo Nguyễn Nghĩa Thìn). Ở vùng nhiệt đới, có lẽ Schimper (1918) là người đầu tiên đưa ra hệ thống phân loại thảm thực vật rừng nhiệt đới. Trong hệ thống này Schimper đã phân chia thảm thực vật thành quần hệ khí hậu, quần hệ thổ nhưỡng và quần hệ vùng núi. Trong quần hệ khí hậu lại được phân chia thành 4 kiểu: Rừng thưa, rừng gió mùa, rừng trảng, rừng gai; ngoài ra còn có thêm 2 kiểu là: Thảo nguyên nhiệt đới và hoang mạc nhiệt đới (theo Thái Văn Trừng). Rubel, Ilinski, Burt, Aubreville chỉ căn cứ vào độ tán che trên mặt đất của tầng ưu thế sinh thái để phân biệt các kiểu quần thể thưa thành: Rừng thưa và trảng chuông (dẫn theo Thái Văn Trừng 1978).[42]. Theo WWF (1989), đã định nghĩa về ĐDSH: “Đa dạng sinh học là sự phồn thịnh của sự sống trên Trái đất, là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật, là những gen chứa đựng trong các loài và là những hệ sinh thái vô cùng phức tạp cùng tồn tại trong môi trường”. Việc nghiên cứu các hệ thực vật và thảm thực vật trên thế giới với nhiều bộ thực vật chí của các nước đã hoàn thành, những công trình nghiên cứu có giá trị xuất hiện vào đầu thế kỷ XIX - XX như: Thực vật chí Hồng Kông (1981); Thực vật chí Australia (1866); Thực vật chí Ấn Độ (1872-1897); Thực vật chí Miễn Điện (1877); Thực vật chí Malayxia (1892-1925), ... Đây là những đóng góp quan trọng để đánh giá tính đa dạng sinh học của hệ thực vật trên thế giới. Bên cạnh đó có nhiều công trình khoa học khác nhau ra đời và hàng ngàn
8 cuộc hội thảo được tổ chức nhằm thảo luận về quan điểm, phương pháp luận và thông báo các kết quả đã đạt được ở khắp nơi trên toàn thế giới. 1.1.3. Nghiên cứu về biến động tính đa dạng thực vật theo không gian. Biến động tính đa dạng thực vật theo không gian là nội dung nghiên cứu chính và rất quan trọng của bản luận văn này, trong đó bao gồm sự biến động tính đa dạng thực vật theo đai độ cao và theo cự ly nằm ngang, chủ yếu là do tác động tổng hợp của điều kiện môi trường đến đặc tính sinh vật học loài cây và đến môi trường sống của chúng mà hình thành. Sự phân hóa tính đa dạng loài thực vật theo đai cao thường phụ thuộc vào: Đai độ vĩ, độ cao, độ phì và độ ẩm của đất, lượng mưa. Quan sát tính đa dạng loài theo thang độ vĩ cũng đã được tiến hành nghiên cứu với thời gian hơn 200 năm, chủ yếu là nghiên cứu trên các OTC trong phạm vi khu vực. Một số tác giả cho rằng thang độ vĩ của tính đa dạng sinh vật cũng là cách thức phân bố tính đa dạng chủ yếu nhất trên quả địa cầu, có thể dùng 2 luận thuyết để lý giải cơ chế hình thành của nó là: “Luận thuyết về thời gian và diện tích” và “Luận thuyết về tốc độ phân hóa”. Một số nhà nghiên cứu lại cho rằng có thể dùng hiệu ứng trung độ, năng lượng cung cấp, môi trường và sự sai khác về môi trường để xác định thang độ vĩ độ của tính đa dạng loài vật. Nhiều nghiên cứu cho rằng đai độ cao có ảnh hưởng đến sự phân bố, sự hình thành và duy trì tính đa dạng loài. Không chỉ vì có sự biến đổi các nhân tố nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng v.v…, mà còn có cả sự tác động tổng hợp của nhiều nhân tố khác đến diễn biến tính đa dạng loài, như tương quan giữa tính đa dạng quần xã thực vật và đai cao; Tương quan giữa tính đa dạng loài ở đai cao nhất, đai giữa và tính đa dạng loài ở đai thấp…Trong đó có sự phân bố loài chiếm ưu thế tuyệt đối và tương quan giữa 2 loài ưu thế với nhau…Chỉ tiêu thang độ dinh dưỡng đất, loại thổ nhưỡng là cơ chất sinh tồn của thực vật với sự tương đồng dạng về tính đa
9 dạng loài cũng có quan hệ mật thiết. Từ đó các nhà nghiên cứu đã đi đến 2 kết luận sau: (1) Giữa tính đa dạng loài và độ phì đất theo chiều ngang có quan hệ chặt chẽ, tính đa dạng loài thực vật ở quần xã cao được xuất hiện ở nơi trung gian về độ phì và độ ẩm đất. Có nghiên cứu chứng minh rằng độ phì và độ ẩm cũng sẽ ảnh hưởng rõ rệt đến việc hình thành phân bố không gian tính đa dạng loài. Tính đa dạng loài và lượng mưa cũng có tương quan rõ, nơi ẩm mưa nhiều tính đa dạng cao hơn,…. (2) Nói chung sự phân bố và diễn biến tính đa dạng loài theo không gian được quyết định bởi nhiều nhân tố và thông thường các nhân tố lại có quan hệ tác động lẫn nhau, từ đó lại ảnh hưởng tổng hợp đến tính đa dạng loài. Tóm lại sự hình thành tính đa dạng loài là do tính khác chất của môi trường sống hoặc do con người can thiệp vào và là do tác động tổng hợp của nhiều nhân tố sinh thái. 1.1.4. Về nguyên nhân biến động về phân bố tính đa dạng loài. Để giải thích một loạt cơ chế hoặc dùng lý luận giải thích tính đa dạng loài thực vật ở rừng nhiệt đới tương đối cao hơn, trong bản luận văn này đã dùng 2 hiện tượng quan trọng về biến động tính đa dạng thực vật ở rừng nhiệt đới để phân tích và bình luận như sau: (1) Lý luận địa lý sinh vật đảo (Island Biogeography) Trong nghiên cứu sinh thái học hiện đại khi định hướng nghiên cứu quan trọng thường dùng rất nhiều lý luận, trong đó có lý luận địa lý sinh vật đảo (Island Biogeography) - là lý luận cơ bản nhất có liên quan đến số lượng loài sinh vật trên đảo. Lý luận này cho rằng số lượng loài sinh vật trên đảo có liên quan với quan hệ cân bằng giữa 2 tham số là tốc suất sinh sản và tử vong; tốc suất nhập cư và di cư của các loài vật trên đảo. Nếu dưới tình hình điều kiện khác của nó tương đồng, thì đảo cách đại lục gần so với đảo xa có tính đa
10 dạng loài vật cao hơn và đảo có diện tích sinh cảnh càng lớn so với đảo có diện tích sinh cảnh nhỏ có tính đa dạng loài sinh vật càng lớn hơn. Lý luận địa lý sinh vật đảo cũng đã được duy trì nghiên cứu rất nhiều và cũng đã trở thành một nền tảng của lĩnh vực sinh thái học hiện đại. Quan hệ giữa loài - diện tích đảo là một bộ phận tổ thành quan trọng của lý luận địa lý sinh vật đảo (Island Biogeography). Theo Macarthur and Wilson và Preston thì đối số của độ phong phú tương đối về loài vật, là phân bố chính thái, họ cho rằng mô hình quan hệ tuyến tính loài diện tích của khu vực đại lục ở trong khoảng giữa 0,12 - 0,19, còn ở trên đảo thì trong khoảng giữa 0,20 - 0,40. Họ cũng công nhận rằng dưới tình hình diện tích đảo hay OTC độc lập, do xuất hiện số loài vượt quá nhiều sẽ dẫn đến không có tái sinh, số loài vật ở trên diện tích nhỏ sẽ trở nên lớn, góc độ đường tuyến tính Loài - diện tích sẽ giảm thấp xuống, nhưng vẫn chưa đến mức quá nhiều. Trên cơ sở lý luận vượt quá nhiều loài MacArthur and Wilson (1967)[57] đã đề xuất lý luận cân bằng của học thuyết địa lý sinh vật đảo - Đó là hiện tượng ngang bằng khi mô tả quan hệ giữa Loài và diện tích ÔTC, Ông cho rằng ở đảo xa lục địa hoặc là đảo độc lập sẽ có sẵn độ nghiêng của đường quan hệ giữa Loài - diện tích càng dốc. Đề xuất của ông là mô hình thường được áp dụng khi nghiên cứu về quan hệ giữa loài - diện tích và ứng dụng trong nghiên cứu về bố cục phân bố không gian của tính đa dạng loài vật theo chiều nằm ngang hay bãi bằng khi so sánh khu vực độc lập với khu vực không độc lập. Có thể dùng mô hình quan hệ đối số tuyến tính loài - diện tích để biểu đạt trực quan về quan hệ độc lập giữa số loài sinh vật: Đường quan hệ Loài - diện tích đảo hoặc khu vực độc lập so với khu vực không độc lập sẽ có sẵn đưỡng nghiêng biểu diễn quan hệ càng dốc. Nhưng theo nghiên cứu của MacArthur and Wilson (1967)[57] thì chưa thể có đủ căn cứu để đề xuất và duy trì học thuyết đó. Các nghiên cứu của Hamilton and Armstrong; của Diamond and Mary thì theo sự gia tăng mức độ quan sát độc
11 lập, đường nghiêng quan hệ loài - diện tích cũng đều giảm xuống. Schoener và Connor and McCoy cũng đã có những phân tích về vấn đề này và Hamilton and Armstrong cũng có kết luận tương tự：Đường biểu diễn quan hệ giữa loài - diện tích ở mức độ độc lập đã có tương quan rõ rệt. Nhưng Connor and McCoy cho rằng kết luận của Hamilton and Armstrong và Schoener là có cải biên. Tuy nhiên, nó chỉ phản ánh tình hình rất lâu. Ở đảo cách đất liền tương đối ngắn sẽ có tổ thành loài nghèo nàn và ngày càng nhiều nghiên cứu đã chứng minh mô hình quan hệ giữa loài - diện tích là rất phù hợp. Mà ở mô hình Loài - diện tích đã có sẵn tính phân bố theo không gian và thời gian Vì vậy phân bố theo chiều nằm ngang tất sẽ có sự khác nhau . (2) Lý luận đồng chất hóa sinh vật Loài người đã mô tả giản đơn về đồng chất hóa sinh vật (Biotic Homogenization，BH）khi xác định và mô tả giản đơn về phân bố tính đa dạng loài vật, nó cũng dùng để xác định những loài sinh vật từ bên ngoài xâm nhập vào HST và làm cho tính đa dạng loài của HST trên không gian bị suy giảm. Thông thường dùng nó để thuyết minh loài vật xâm nhập thay thế sau khi loài bản địa bị hại trên sinh cảnh. Đại đa số những loài xâm nhâp đều có tính thích nghi với sinh cảnh mới đến là thấp, nhưng có một số ít loài thích nghi với sinh cảnh này sẽ có khả năng sinh tưởng phát triển tại đây, làm biến đổi sinh cảnh và thay thế các loài bản địa. Do đó có ảnh hưởng đến tính đa dạng loài vật của khu vực và nhiều loài có thể bị tuyệt chủng. Như vậy trong khu vực HST hay QXTVR càng tăng tính tương đồng về thực vật thì tính đa dạng loài càng giảm thấp xuống, Điều này có thể thông qua phân tích tốc suất thay thế các loài vật Species Turnover Rate）để giải thích hiện tượng này.
12 1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng 1.2.1.1. Cấu trúc tổ thành tầng cây cao Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên ở Việt Nam trên quan điểm hệ sinh thái, Thái Văn Trừng (1963, 1978, 1999)[42, 43] đã dựa trên số lượng và sinh khối nhóm loài ưu thế trong rừng nhiệt đới ẩm Việt Nam để phân tích các “ưu hợp” và “phức hợp”. Nhóm loài ưu thế trong các ưu hợp đề nghị không quá 10 loài, tỷ lệ cá thể của mỗi loài ưu thế chiếm 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 của các loài cây không rõ ràng gọi là các phức hợp. Trong rừng tự nhiên hỗn loài ở Việt Nam, hiếm khi chỉ có một loài ưu thế duy nhất tạo thành các quần hợp như vùng ôn đới. Theo Nguyễn Hồng Quân (1982)[32] 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)[41], cho rằng trong rừng tự nhiên hỗn loài, chỉ tính loài cây gỗ từ trạng thái sào trở lên cũng có đến ba bốn chục loài trên một ha, nhưng trong đó loài cây gỗ lớn có thể vươn đến chiều cao 30 m chỉ từ 10÷20 %. Nguyễn Ngọc Lung (1991)[23], 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. 1.2.1.2. Nghiên cứu cấu trúc lớp cây tái sinh rừng Thái Văn Trừng (1963, 1978)[42] đã nêu hai cách tái sinh tự nhiên của các xã hợp thực vật rừng nhiệt đới nguyên sinh hay thứ sinh là tái sinh liên tục dưới tán kín rậm của những loài chịu bóng và tái sinh theo vệt để hàn gắn các lỗ trống đầu tiên với các loài cây tiên phong. Qua đó tác giả cũng khẳng định ánh sáng là
13 nhân tố sinh thái đã khống chế và điều khiển quá trình tái sinh tự nhiên. Về ảnh hưởng của nhân tố ánh sáng đến quá trình tái sinh, theo Nguyễn Hồng Quân (1984) do những cây có đường kính 12÷30 cm với chiều cao khoảng 11÷20 m, tạo nên tầng tán chính của rừng, tầng này không bị tác động qua khai thác, gây nên sự ứ đọng tán, không cho ánh sáng lọt xuống gây ảnh hưởng đến tái sinh của loài cây ưa sáng. Theo Vũ Tiến Hinh (1991)[17] trong rừng tự nhiên thứ sinh hỗn loài khác tuổi ở lâm trường Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh, cây rừng tái sinh liên tục và càng ở tuổi nhỏ số cây càng nhiều; hệ số tổ thành của tầng tái sinh và tầng cây cao có mối liên hệ chặt chẽ. Vũ Văn Nhâm (1992)[24] qua nghiên cứu tái sinh rừng tự nhiên ở vùng Đông Bắc thấy rằng trên các lâm phần có diễn thế rừng ổn định, hệ số tổ thành tầng cây cao và tầng cây tái sinh thống nhất, còn ở lâm phần có diễn thế không ổn định thì có sự sai khác rõ rệt. Nguyễn Vạn Thường (1991)[38] đã tổng kết và đưa ra kết luận về tình hình tái sinh tự nhiên ở một số khu rừng miền Bắc Việt Nam như sau: Hiện tượng tái sinh dưới tán rừng của những loài cây gỗ đã tiếp diễn liên tục, không mang tính chu kỳ. Sự phân bố cây tái sinh rất không đồng đều, số cây mạ chiếm ưu thế rõ rệt so với số cây ở cấp tuổi khác. Trần Ngũ Phương (1970)[29] khi nghiên cứu về kiểu rừng nhiệt đới mưa mùa lá rộng thường xanh đã 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 dã tự nó phát triển lại thì sau một thời gian dài trảng cây bụi, trảng cỏ sẽ chuyển dần lên 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”.