Luận văn Thạc sĩ Lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của một số trạng thái rừng tự nhiên tại tỉnh Bắc Giang

Chia sẻ: Tri Lễ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu: Xác định được một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao và cây tái sinh của các trạng thái rừng tự nhiên tại huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang; đề xuất được một số biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp. 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 nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của một số trạng thái rừng tự nhiên tại tỉnh Bắc Giang

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ---------------------- LÝ TRƯỜNG THÀNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ TRẠNG THÁI RỪNG TỰ NHIÊN TẠI TỈNH BẮC GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM HỌC Thái Nguyên, 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ---------------------- LÝ TRƯỜNG THÀNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ TRẠNG THÁI RỪNG TỰ NHIÊN TẠI TỈNH BẮC GIANG Ngành: Lâm học Mã ngành: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:TS. Hoàng Văn Thắng Thái Nguyên, 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc của các trạng thái rừng tự nhiên tại tỉnh Bắc Giang là công trình nghiên cứu nghiêm túc của bản thân tôi, công trình được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Hoàng Văn Thắng trong thời gian từ năm 2018 đến 2020. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Thái Nguyên, tháng năm 2020 Tác giả Lý Trường Thành
ii LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên theo chương trình đào tạo Cao học Lâm nghiệp, chuyên ngành Lâm học, khoá 26B (2018 - 2020). Trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của Ban giám hiệu, Khoa Đào tạo Sau đại học và các thầy giáo, cô giáo thuộc Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Nhân dịp này tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ quý báu đó. Trước tiên, tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Văn Thắng với tư cách là những người hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn tập thể Ban quản lý rừng phòng hộ huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn. Tôi xin cam đoan các số liệu thu thập, kết quả nghiên cứu tính toán, các thông tin trích dẫn trên luận văn đều được chỉ dẫn có nguồn gốc. Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 10 năm 2020 Tác giả Lý Trường Thành
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................... ii MỤC LỤC ..............................................................................................................................iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ................................................................. v DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................................... vii PHẦN MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu..........................................................................................................................2 2.1. Mục tiêu chung:..............................................................................................................................2 2.2.Mục tiêu cụ thể:...............................................................................................................................2 3. Ý nghĩa của đề tài..............................................................................................................................3 3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài: ..........................................................................................................3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài............................................................................................................3 Chương 1.TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................................... 4 1.1. Trên thế giới ...................................................................................................................................4 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc tổ thành................................................................................................................. 4 1.1.2. Nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ ................................................................................................................ 5 1.1.3. Nghiên cứu về cấu trúc mật độ................................................................................................................... 7 1.1.4. Nghiên cứu phân bố số cây theo đường kính và chiều cao ........................................................................ 7 1.1.5. Nghiên cứu về tái sinh rừng ....................................................................................................................... 9 1.2. Ở Việt Nam ..................................................................................................................................12 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc tổ thành............................................................................................................... 12 1.2.2. Về nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ .......................................................................................................... 13 1.2.3. Nghiên cứu về cấu trúc mật độ................................................................................................................. 14 1.2.4. Nghiên cứu định lượng mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc ............................................................... 15 1.2.5. Nghiên cứu về tái sinh rừng ..................................................................................................................... 16 1.3. Nhận xét chung ............................................................................................................................18 Chương 2.ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU .. 21 2.1. Khái quát các đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu .................................................................21 2.1.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................................................................... 21 1.2. Địa hình, địa mạo: ........................................................................................................................21 1.3. Đặc điểm khí hậu: ........................................................................................................................22 1.4. Thủy văn: .....................................................................................................................................22
iv 1.5. Đặc điểm về thiên tai: ..................................................................................................................23 2. Các nguồn tài nguyên ......................................................................................................................23 2.1. Tài nguyên đất ..............................................................................................................................23 2.2. Tài nguyên nước: .........................................................................................................................24 2.3. Tài nguyên rừng: ..........................................................................................................................25 2.4. Tài nguyên khoáng sản: ...............................................................................................................26 2.5. Tài nguyên nhân văn: ...................................................................................................................26 3. Các nguồn lực về con người............................................................................................................26 3.1. Dân số : ........................................................................................................................................26 Chương 3.ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 28 3.1. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu ................................................................................................28 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................................................... 28 3.1.2. Giới hạn nghiên cứu ................................................................................................................................. 28 3.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................................................28 3.2.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao ............................................................................................. 28 3.2.2. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây tái sinh ....................................................................................... 28 3.2.3. Đề xuất các biện pháp lâm sinh tác động phù hợp ................................................................................... 28 3.4. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................................................29 3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu ................................................................................................................... 29 3.4.2. Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................................................................ 32 Chương 4.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................................... 36 4.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao....................................................................................................36 4.1.1. Cấu trúc mật độ và các chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần ....................................................................... 36 4.1.2. Cấu trúc tổ thành loài tầng cây cao .......................................................................................................... 39 4.1.3. Cấu trúc tầng thứ ...................................................................................................................................... 41 4.1.4. Cấu trúc N/D1.3, N/Hvn ............................................................................................................................ 43 4.1.5. Kiểu phân bố tầng cây cao ....................................................................................................................... 50 4.2. Đặc điểm cấu trúc tầng cây tái sinh..............................................................................................51 4.2.1. Mật độ cây tái sinh ................................................................................................................................... 51 4.2.2. Tổ thành cây tái sinh ................................................................................................................................ 54 4.2.3. Phân bố cấp chiều cao cây tái sinh ........................................................................................................... 57 4.2.4.Kiểu phân bố tầng cây tái sinh .................................................................................................................. 61 4.3. Đề xuất các biện pháp lâm sinh tác động phù hợp .......................................................................61 4.3.1. Đề xuất biện pháp lâm sinh tác động tầng cây cao................................................................................... 62 4.3.2. Đề xuất biện pháp lâm sinh tác động tầng cây tái sinh ............................................................................ 62 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ ............................................................................ 64 1. KẾT LUẬN .....................................................................................................................................64 2. KHUYẾN NGHỊ .............................................................................................................................65
v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU T Từ viết tắt Giải nghĩa T 1 BG Bắc Giang 2 Bộ NN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 3 D1.3 Đường kính đo ở vị trí 1.3m 4 Dt Đường kính tán Tỷ lệ phần trăm số ô điều tra có loài i xuất hiện 5 Fi% trên tổng số ô điều tra 6 G Tiết diện ngang 7 Gi% Tỷ lệ phần trăm theo tiết diện ngang 8 Hvn Chiều cao vút ngọn 9 Hvn Chiều cao vút ngọn 10 IV% Trị số mức độ quan trọng 11 LRTX Lá rộng thường xanh 12 M Trữ lượng 13 N Số cây 14 N/D Phân bố số cây theo cấp đường kính 15 N/H Phân bố số cây theo cấp chiều cao 16 Ni% Tỷ lệ phần trăm theo số cây 17 OTC Ô tiêu chuẩn 18 QĐ-UBND Quyết định-Ủy ban nhân dân 19 S% Hệ số biến động 20 TB-VPCP Thông báo-Văn phòng chính phủ
vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1: Mật độ và một số chỉ tiêu sinh trưởng của 3 trạng thái rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu..................................................................................36 Bảng 4.2: Bảng phẩm chất cây trong các trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu ..................................................................................................38 Bảng 4.3: Bảng tổ thành loài tầng cây gỗ trong các ô tiêu chuẩn của các trạng thái rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu ............................................40 Bảng 4.4: Phân bố cấu trúc tầng cây cao của các trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu ..................................................................................................42 Bảng 4.5. Xác định phân bố N/D1.3 cho các OTC thuộc 3 trạng thái rừng tự nhiên điều tra của khu vực nghiên cứu .................................................................................45 Bảng 4.6. Kết quả mô phỏng phân bố lý thuyếtN/Hvn các trạng thái rừng tự nhiêntại khu vực nghiên cứu ..........................................................................49 Bảng 4.7: Kiểu phân bố của tầng cây của các trạng thái rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu ................................................................................................ 51 Bảng 4.8: Mật độ và một số chỉ tiêu sinh trưởng của tầng cây tái sinh trong các trạng thái rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu ...........................................53 Bảng 4.9: Tổ thành tầng cây tái sinh trong các trạng thái rừng tự nhiên ở khu vực nghiên cứu ..................................................................................................55 Bảng 4.10: Phân cấp cây tái sinh theo cấp chiều cao của các trạng thái rừng ............58 Bảng 4.11: Kiểu phân bố trên mặt đất của tầng cây tái sinh trong các trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu .........................................................................................61
vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 4.1. Biểu đồ so sánh chất lượng sinh trưởng các lâm phần rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu .........................................................................39 Hình 4.2: Rừng phục hồi sau khai thác kiệt (IIB) tại khu vực nghiên cứu .................39 Hình 4.3: Biểu đồ phân bố N/D1.3 theo hàm Mayer trạng thái IIB tại khu vực nghiên cứu ................................................................................................ 46 Hình 4.4: Biểu đồ phân bố N/D1.3 theo hàm Mayer trạng thái IIIA2 tại khu vực nghiên cứu ................................................................................................ 46 Hình 4.5: Biểu đồ phân bố N/D1.3 theo hàm Mayer trạng thái IIIA3 tại khu vực nghiên cứu ................................................................................................ 47 Hình 4.6. Biểu đồ phân bố thực nghiệm số cây theo cấp chiều cao các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu.................................................................48 Hình 4.7. Biểu đồ phân bố lý thuyết và phân bố thực nghiệm N/Hvn trạng thái IIB ...............................................................................................................49 Hình 4.8. Biểu đồ phân bố lý thuyết và phân bố thực nghiệm N/Hvn trạng thái IIIA2 ...........................................................................................................50 Hình 4.9. Biểu đồ phân bố lý thuyết và phân bố thực nghiệm N/Hvn trạng thái IIIA3 ...........................................................................................................50 Hình 4.10. Biểu đồ phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao ở các trạng thái rừng tự nhiên điều tra của tỉnh Bắc Giang ..................................................................60
1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Mất rừng và suy thoái rừng tự nhiên đã và đang gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng cả về kinh tế, xã hội, môi trường và đa dạng sinh học. Trong giai đoạn 1945 - 1975, Việt Nam mất 3 triệu ha rừng tự nhiên, tương đương mất đi 100.000 ha/năm; giai đoạn 1975 - 1.990, mất 2,8 triệu ha rừng tự nhiên, tương đương mất 140.000 ha/năm; và giai đoạn từ năm 2005 đến nay diện tích rừng tự nhiên của nước ta duy trì quanh ngưỡng 10,2 - 10,3 triệu ha nhưng chất lượng rừng thì tiếp tục suy giảm mạnh (Tổng cục Lâm nghiệp, 2020). Trước năm 1945, phần lớn diện tích rừng tự nhiên của nước ta là rừng giàu với trữ lượng gỗ khoảng 200 – 300m3/ha, trong đó các loài gỗ quí như Đinh, Lim, Sến, Táu, Nghiến, Trai, Gụ là rất phổ biến thì đến năm 2016 có tới 66,8% diện tích rừng gỗ tự nhiên của nước ta là rừng nghèo, nghèo kiệt và rừng phục hồi (trữ lượng 10 - 100 m3/ha), diện tích rừng giàu (201 - 300 m3/ha) chỉ chiếm 8,7% còn lại 24,5% là rừng có trữ lượng trung bình (101 - 200 m3/ha) (Bộ NN&PTNT, 2016). Chính phủ đã quyết định dừng khai thác rừng tự nhiên theo thông báo số 511/TB-VPCP ngày 01/11/2017 của Văn Phòng Chính phủ để cho rừng có thời gian phục hồi và phát triển. Tuy nhiên nếu chỉ áp dụng biện pháp khoanh nuôi bảo vệ thì hiệu quả phục hồi rừng là rất chậm. Con người cần có nhiều biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động như xúc tiến tái sinh tự nhiên, trồng bổ sung, làm giàu rừng, vệ sinh rừng,… nhằm thúc đẩy quá trình tái sinh tự nhiên, cải thiện mật độ, tổ thành tầng cây tái sinh, tầng cây cao, từng bước nâng cao chất lượng rừng theo mục đích kinh doanh. Để các giải pháp kỹ thuật đưa ra đạt được hiệu quả cao thì chủ rừng cần có sự hiểu biết tốt về đặc điểm hiện trạng khu rừng của mình, bao gồm đặc điểm cấu trúc tầng cây cao (mật độ, tổ thành, phân bố số cây theo cấp đường kính, số cây theo cấp chiều cao, cấu trúc tầng thứ,…), cấu trúc tầng cây tái sinh (mật độ cây tái sinh, tổ thành cây tái sinh, phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao và tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng, mạng hình phân bố của cây tái sinh,…). Các đặc điểm cấu trúc và tái sinh này có sự khác nhau theo từng khu vực, điều kiện lập địa, trạng thái rừng,...
2 Do đó từng địa phương cần căn cứ vào điều kiện cụ thể để có sự điều tra, đánh giá mới có giải pháp tác động thích hợp. Tại tỉnh Bắc Giang, tính tới ngày 31/12/2015 tổng diện tích đất có rừng tự nhiên của tỉnh là 59.274,87 ha, trong đó diện tích rừng nghèo kiệt và rừng nghèo là 42.295,19 ha, chiếm tới 71,35%, còn lại là rừng có trữ lượng trung bình và rừng giàu với diện tích 16.979,68 ha, chiếm 28,65% diện tích đất có rừng tự nhiên (Quyết định 2372/QĐ-UBND ngày 31/12/2015 của UBND tỉnh Bắc Giang).Nhìn chung rừng tự nhiên của Bắc Giang đã bị tác động nghiêm trọng do ảnh hưởng của khai thác chọn thô trong một thời gian dài dẫn tới sự phá vỡ về cấu trúc, suy giảm về trữ lượng, chất lượng và chức năng phòng hộ của rừng. Tuy nhiên cho tới nay vẫn còn rất ít các nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc và tái sinh của những trạng thái rừng này để làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi rừng. Đây là một khoảng trống lớn cần phải được giải quyết. Xuất phát từ vấn đề thực tiễn trên, đề tài “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của một số trạng thái rừng tự nhiên tại tỉnh Bắc Giang” được đặt ra là thực sự cần thiết và có ý nghĩa không chỉ về mặt khoa học mà cả thực tiễn trong vấn đề phục hồi rừng tự nhiên của tỉnh Bắc Giang. Cấu trúc rừng tại xã Lục sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang còn giữ được các cấu trúc rừng có thể đại diện cho tỉnh Bắc Giang, Các địa phương khác của tỉnh Bắc Giang trong quá trình đô thị hóa, Chuyển đổi mục đích sử dụng đất lâm nghiệp và quá trình tác động mạnh của con người đã gây ảnh hưởng đến cấu trúc rừng nghiêm trọng tại thời điểm nghiên cứu. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Mục tiêu chung: Xác định được một số cơ sở khoa học về cấu trúc của các trạng thái rừng tự nhiên, làm cơ sở cho việc quản lý bền vững rừng tự nhiên tại tỉnh Bắc Giang. 2.2.Mục tiêu cụ thể: - Xác định được một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao và cây tái sinh của các trạng thái rừng tự nhiên tại huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang. - Đề xuất được một số biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp.
3 3. Ý nghĩa của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài: Kết quả thực hiện luận văn bổ sung thêm cơ sở khoa học và thông tin về đặc điểm cấu trúc rừng của một số trạng thái điển hình ở huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ xác định được một số đặc điểm cấu trúc của các trạng thái rừng tự nhiên hiện có ở khu vực nghiên cứu và đề xuất được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp nhằm nâng cao giá trị, chất lượng rừng, hiệu quả quản lý bền vững tài nguyên rừng tại khu vực nghiên cứu.
4 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc tổ thành Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và theo thời gian. Cấu trúc rừng là hình thức thể hiện bên ngoài của những mối quan hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường sống, từ đó có thể hiểu được mối quan hệ sinh thái bên trong quần xã, làm cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp. Cấu trúc tổ thành rừng cho biết rõ thành phần các loài cây, số lượng các loài cây, tiết diện ngang của các loài cây nhưng không chỉ ra được cấu trúc tầng thứ, cấu trúc tuổi của các loài cây trong lâm phần. Sự phong phú của hệ thực vật rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học ghi nhận. Theo Richards P.W (1952), trong rừng mưa nhiệt đới, trên mỗi ha hiếm khi thấy ít hơn 40 loài cây gỗ, mà có trường hợp còn đến trên 100 loài. Baur G.N (1962), khi nghiên cứu rừng mưa ở khu vực gần Belem trên sông Amazon, 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 than cỏ và thực vật phụ sinh. Theo Catinot. R (1965) thì trong rừng ẩm nhiệt đới châu Phi có đến vài tram loài thực vật; và trong tổ thành thực vật rừng ẩm nhiệt đới ở Đông Nam Á thường có một nhóm loài ưu thế là nhóm họ Dầu, chiếm đến 50% quần thụ. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành rừng thông qua việc biểu diễn các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến,... Nghiên cứu của Joost E. Duivenvoorden (1995) tại vùng Amazon thuộc Colombia 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) ≥ 10 cm. Các loài này thuộc 271 giống của 60 họ, trong đó các họ Leguminosae và họ Sapotaceae có nhiều loài có giá trị nhất.
5 Khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành loài rừng tự nhiên nhiệt đới thành thục (về sinh thái), Evans, J. (1984) xác định, có tới 70-100 loài cây gỗ trên 1ha, nhưng hiếm có loài nào chiếm hơn 10% tổ thành loài (dẫn theo Ngô Út, 2010). 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. 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). Laura Klappenbach (2001) cho rằng thành phần 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. 1.1.2. Nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ Hiện tượng phân tầng là một đặc trưng quan trọng của rừng nhiệt đới. Một trong những cơ sở định lượng để phân chia tầng 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 do David và P.W. Richards (1933-1934) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan, đây 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 họa 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), Mildraed (1922) đã ngụ ý rằng mọi phương pháp dựa vào chiều cao của cây để phân rừng 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
6 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 Phillippin, đã cho biết là các cây gỗ lớn sắp xếp thành ba tầng khá rõ. Richards P.W (1936) cho biết trong rừng cây họ Dầu hỗn loài 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 loài nguyên sinh ở Nigeria thành năm tầng với ba tầng cây gỗ. Vaughan và Weihe (1941) nhận thấy rằng trong rừng cực 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 (dẫn theo Richards P.W, 1952). 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), Plaudy.J (1978), đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng phẫu diện đồ ngang và đứng. 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. 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. Dawkins (1958) cũng phân cây rừng tự nhiên thành 5 cấp dựa vào mức độ tán cây nhận được ánh sáng khác nhau. Hệ thống Dawkins tuy mang nặng tính chủ quan, nhưng rất có giá trị để nghiên cứu quan hệ giữa mức độ thu nhận ánh sáng của cây và sinh trưởng của nó. Như vậy, nghiên cứu về cấu trúc tầng thứ của các tác giả trên mới chỉ đưa ra nhận xét mang tính định tính. Việc phân chia tầng thứ dựa vào cấp chiều cao mang tính cơ giới, những phân cấp đó mới chỉ thể hiện được cấu trúc đứng của rừng mà chưa phản ánh được các mối quan hệ của các nhân tố điều tra rừng, nên phần nào chưa phản ánh đúng tính phức tạp của cấu trúc rừng nhiệt đới.
7 Tóm lại, sự phân tầng trong rừng mưa nhiệt đới mặc dù có các ý kiến trái ngược, nhưng sự phân tầng rõ rệt trong rừng mưa nhiệt đới đã được nhiều nhà khoa học xác nhận. 1.1.3. Nghiên cứu về cấu trúc mật độ Theo 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- 1710 cây/ha, trong đó mật độ của những cây có đường kính từ 41 cm 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 ha có khoảng 550 cây có đường kính từ 10 cm trở lên, trong đó những cây có đường kính trên 48 cm từ 42-65 cây/ha. Về mật độ tối ưu lâm phần, 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 trên cơ sở lấy mật độ tại tuổi 100 làm gốc (dẫn theo Nguyễn Ngọc Lung, 1983).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. 1.1.4. Nghiên cứu phân bố số cây theo đường kính và chiều cao Các nghiên cứu cấu trúc rừng trong các thập niên gần đây có xu hướng chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc mô hình hóa cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố tạo nên cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu. Để biểu thị tính đa dạng về loài, một số tác giả đã xây dựng công thức xác định tỷ số đa dạng về loài. Một số tác giả đã xây dựng các công thức xác định chỉ số đa dạng loài như Simpson (1949), Marglef (1958), Menhinik (1964),... và để đánh giá mức độ phân tán hay tập trung của các loài, đặc biệt là lớp thảm tươi, Drule đã đưa ra khái niệm độ nhiều và cách xác định. Về cấu trúc không gian và thời gian của rừng đã được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều, B.Rollet (1971) đã biểu diễn các quan hệ chiều cao – đường kính ngang ngực, đường kính tán – đường kính ngang ngực bằng các hàm hồi quy; Phân bố đường kính tán, đường kính thân cây dưới dạng các phân bố xác suất. Balley
8 (1973) mô hình hóa cấu trúc đường kính thân cây Thông với phân bố số cây theo cỡ kính (N-D) bằng hàm Weibull. Lacheux (1955) đề xuất một dạng phương trình Log chuẩn để biểu thị quy luật phân bố số cây theo đường kính, nghĩa là biểu diễn phân bố số cây theo Log của đường kính sẽ có một đường cong hình chuông. Lochtch (1967) đã kiến nghị, nếu lấy đường kính làm hoành độ và log N là tung độ sẽ có 3 dạng: - Dạng đường cong giảm đều tương ứng với hàm Mayer. - Dạng đường cong hơi lồi về phía trên thích ứng với số liệu điều tra trên diện rộng (một tỉnh, toàn quốc). - Dạng đường cong lõm về phía trên như dạng Dawkins đã đề xuất năm 1958. Pierlot (1966) đã nhận thấy rằng việc nắn đường thực nghiệm bằng phương trình mũ sẽ mất đi những sai số ở những cỡ kính nhỏ và khuyến cáo nên dung hàm Hyperbol để nắn đường thực nghiệm là tốt hơn cả. J. LF Batista và H.T.Z Docouto (1990) của trường đại học Saopaulo- Brazil trong khi nghiên cứu cấu trúc rừng ở Marahoo – Brazil đã dùng hàm Weibull để nắn phân bố phần tram số cây theo cỡ kính đã có nhận xét là hàm Weibull mô phỏng rất tốt phân bố này. Khi nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng thường dựa vào phân bố số cây theo chiều cao. Phương pháp kinh điển để nghiên cứu cấu trúc đứng của rừng tự nhiên là vẽ các phẫu diện đồ đứng với các kích thước khác nhau tùy theo mục đích nghiên cứu. Các phẫn đồ đứng mang lại hình ảnh khái quát về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều thẳng đứng. Phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu rừng nhiệt đới áp dụng mà điển hình là các công trình của các tác giả P.W. Richards (1952) hay của Roller (1974). Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao với đường kính thân cây được rất nhiều tác giả quan tâm. Tiurin D.V (1927) đã phát hiện ra quy luật cấp sinh trưởng giảm khi tuổi lâm phần tăng lên, dẫn đến tỷ lệ H/D tăng theo tuổi. Do đó đường cong quan hệ giữa H và D có thể thay đổi dạng và luôn dịch chuyển về phía trên khi tuổi lâm phần tăng lên. Prodan (1965) và Dittmar.O cho rằng độ dốc đường cong chiều cao có chiều hướng giảm dần khi tuổi tăng lên. Curtis. R.O (1967) đã mô phỏng quan hệ chiều cao với đường kính và tuổi theo dạng phương trình:
9 Logh = d+b1/d+b2/A+b3/dA Nhìn chung các tác giả trên thế giới khi nghiên cứu về cấu trúc vẫn tập trung nhiều vào nghiên cứu phân bố số cây theo cỡ kính. Các nghiên cứu đã áp dụng nhiều hàm toán học để mô phỏng tương quan. Tuy nhiên việc sử dụng các hàm toán học không thể phản ánh hết được những mối quan hệ sinh thái giữa các cây rừng với nhau và giữa chúng với hoàn cảnh xung quanh. Việc tìm một hàm toán học nào đó phù hợp tuyệt đối cho các quy luật của rừng tự nhiên nhiệt đới là rất khó. 1.1.5. Nghiên cứu về tái sinh rừng Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện của nó là sự xuất hiện của một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng: dưới tán rừng, chỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy. Vai trò lịch sử của lớp cây non này là thay thế thế hệ cây già cỗi. Vì vậy tái sinh rừng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu thì hiệu quả tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. Sự tương đồng hay khác biệt giữa tổ thành lớp cây tái sinh và tầng cây gỗ lớn đã được nhiều nhà khoa học quan tâm (Mibbre-ad, 1930; Richards, 1933; 1939; Aubreville, 1938; Beard, 1946; Lebrun và Gilbert, 1954, Joné, 1955- 1956; Schultz, 1960, Baur, 1964; Rollet, 1969). Do tính chất phức tạp về tổ thành loài cây, trong đó chỉ có một số loài có giá trị nên trong thực tiễn, người ta chỉ khảo sát những loài cây có ý nghĩa nhất định. Van steenis (1956) 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. Tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy được một số tác giả nghiên cứu, Saldarriaga (1991) nghiên cứu tại rừng nhiệt đới ở Colombia và Venezuela nhận xét: Sau khi bỏ hóa, số lượng loài thực vật tăng dần từ ban đầu đến rừng thành thục. Thành phần của các loài cây trưởng thành phụ thuộc vào tỷ lệ các loài nguyên thủy mà nó được sống sót từ thời gian đầu của quá trình tái sinh, thời gian phục hồi khác nhau phụ thuộc vào mực độ, tần số canh tác của khu vực đó (dẫn theo Phạm Hồng Ban). Kết quả nghiên cứu của các tác giả Lambert et al (1989), Warner (1991), Rouw (1991) đều cho thấy quá trình diễn thế sau nương rẫy như sau: đầu tiên đám
10 nương rẫy được các loài cỏ xâm chiếm, nhưng sau một năm loài cây gỗ tiên phong được gieo giống từ vùng lân cận hỗ trợ cho việc hình thành quần thụ các loài cây gỗ, tạo ra tiểu hoàn cảnh thích hợp cho việc sinh trưởng của cây con. Những loài cây gỗ tiên phong chết đi sau 5-10 năm và được thay thế dần bằng các loài cây rừng mọc chậm, ước tính cần phải mất hàng tram năm thì nương rẫy cũ mới chuyển thành loài hình rừng gần với dạng nguyên sinh ban đầu. Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy từ 1-20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn Độ, Ramakrishman (1981,1992) đã cho biết chỉ số đa dạng loài rất thấp. Chỉ số ưu thế đạt đỉnh cao nhất ở pha đầu của quá trình diễn thế và giảm dần theo thời gian bỏ hóa. Kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới cho chúng ta những hiểu biết các phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm quản lý tài nguyên rừng bền vững. Trong các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng và sinh trưởng của tái sinh thì ánh sáng được xác nhận là quan trọng. Balanford (1929) khi nghiên cứu tại vùng rừng thường xanh ở Malaixia nhận thấy tái sinh tốt nhất là tại những nơi có lỗ trống, ở đấy bề ngang không rộng quá 6 m; ở nơi có lỗ trống lớn hơn không thấy xuất hiện cây tái sinh ở giữa lỗ trống (theo Ngô Út, 2010). Theo Catinot R. (1978) khi nghiên cứu về tái sinh cây họ Dầu (Dipterocarpaceae), trong các khu rừng ở vùng Đông Nam châu Á, thấy rằng tái sinh cây họ Dầu hình thành từng vệt sau khai thác. Tuomela K. và các cộng sự (1995) nghiên cứu tái sinh ở các ô trống có diện tích từ 406 đến 1242 m2 trong các khu rừng đã qua khai thác ở Kalimantan- Indonesia nhận thấy phân bố tần suất đường kính cây con ở các ô trống khác hẳn so với cây ở vùng rừng xung quanh. Điều đó cho thấy cây con họ Dầu bắt đầu phát triển mạnh sau khi mở tán, tốc độ sinh trưởng tỷ lệ nghịch với diện tích ô trống và đã xác định diện tích ô trống thích hợp là khoảng 500 m2 , như vậy cây họ Dầu chịu ảnh hưởng lớn của nhân tố ánh sáng. Độ khép tán của quần thụ ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con. Trong công trình nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa cây con và quần thụ, V.G.Karpov (1969) đã chỉ ra đặc điểm phức tạp trong quan hệ cạnh tranh về dinh dưỡng khoáng của đất, ánh sáng, ẩm độ và tính chất không thuần nhất của quan hệ
11 qua lại giữa các cá thể tùy thuộc đặc tính sinh vật học, tuổi và điều kiện sinh thái của quần thể thực vật. I.N.Nakhtenko (1973) cho rằng: sự trùng hợp cao của sự hấp thụ dinh dưỡng giữa hai loài có thể gây cho nhau sự kìm hãm sinh trưởng và làm tăng áp lực cạnh tranh giữa hai loài (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm,1992). Đối với rừng thuần loài cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu về khả năng tái sinh tự nhiên của loài rừng này. Mary L. Duryea (1981) nghiên cứu về tái sinh của rừng thông thuần loài đã đề xuất 6 bước để thực hiện tái sinh tự nhiên, bao gồm: Lựa chọn cây làm giống; xây dựng kế hoạch để xác định mùa giống tốt; khai thác rừng thông; chuẩn bị hiện trường (có thể đốt hoặc cày xới đất, ….. để hạt dễ tiếp xúc, nẩy mầm); khai thác những cây còn chừa lại; kiểm soát các loài thực bì để cây thông con phát triển. Khi nghiên cứu về tái sinh và quản lý rừng mưa các tác giả Arturo Gomez- Pompa, Timothy Charles Whitmore and Malcolm Hedley (1991) đã đề cập đến khả năng tái sinh cũng như những yêu cầu về quản lý đối với tái sinh rừng, những vấn đề liên quan chủ yếu là thành phần đa dạng sinh học, các động lực tái sinh ở các tỷ lệ không gian khác nhau, sinh lý thực vật của các loài mọc nhanh, khả năng tái sản xuất và di truyền, quả và quan hệ sinh thái chất nuôi dưỡng với cây con và cuối cùng là những vấn đề liên quan đến quản lý rừng. Theo tổ chức nông lương liên hiệp quốc FAO tại Bangkok- Thái Lan đã tổng kết những tiến bộ trong việc hỗ trợ phục hồi tái sinh rừng tự nhiên vùng Châu Á- Thái Bình Dương, các tác giả Patrick C.Dugan, Patrick B. Durst, David J. Ganz và Philip J.McKenzie (2003) đã tập hợp các nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tái sinh rừng tự nhiên tại các nước gồm: kiểm soát lửa rừng, hạn chế chăn thả, ngăn chặn sự phát triển của các loài cỏ tranh và một vấn đề quan trọng là thu hút cộng đồng địa phương cũng như chính sách của Chính phủ đối với phục hồi tái sinh rừng tự nhiên. Các nghiên cứu tại vùng Conecticut-Mỹ, các tác giả Jeffrey S.Ward, Thomas E.Worthley (2008) đã đưa ra các nhân tố giới hạn ảnh hưởng tới sự phát triển của các loài cây tái sinh, bao gồm: ánh sáng và không gian dinh dưỡng; đất, độ ẩm đất, chất đất; sự cạnh tranh, sự phát triển của quần thụ, trong đó ánh sáng được xác định là nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới sự hình thành phát triển của cây tái sinh,...