Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên của một số quần xã rừng trồng ở khu vực Nhạc Sơn, thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:108

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài đánh giá năng lực tái sinh tự nhiên dưới tán rừng trồng làm cơ sở khoa học cho việc chuyển đổi rừng trồng thuần loài thành rừng hỗn loài đa tầng nhằm tăng cường tính đa dạng thực vật và nâng cao tính bền vững của hệ sinh thái rừng. Góp phần làm cơ sở khoa học cho việc khoanh nuôi, phục hồi và phát triển rừng tự nhiên.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên của một số quần xã rừng trồng ở khu vực Nhạc Sơn, thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN CỦA MỘT SỐ QUẦN XÃ RỪNG TRỒNG Ở KHU VỰC NHẠC SƠN, THÀNH PHỐ LÀO CAI, TỈNH LÀO CAI Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60.42.01.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Ngọc Công THÁI NGUYÊN, 2016 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng công bố. Nếu sai tôi xin chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này. Thái Nguyên, ngày…tháng… năm 2016 Tác giả Trần Thị Thủy i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Sinh thái học tại khoa Sinh học - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo bạn bè và gia đình! Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. Lê Ngọc Công - Người thầy đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy, cô giáo khoa Sinh học và phòng Đào tạo Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Chi cục kiểm lâm Thành phố Lào Cai, Ban quản lý rừng phòng hộ Thành phố Lào Cai, phòng Thống kê Thành phố Lào Cai đã cung cấp cho tôi những tài liệu cần thiết, giúp tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới bố mẹ và anh trai - Những người đã tạo điều kiện tối đa về vật chất và tinh thần để tôi có thể yên tâm học tập và nghiên cứu trong thời gian qua. Do thời gian nghiên cứu còn ngắn và trình độ bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót và những vấn đề còn tồn tại. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy, cô để luận văn được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Trần Thị Thủy ii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ................................................................................................................ i Mục lục ...................................................................................................................... iii Danh mục những từ viết tắt ........................................................................................ iv Danh mục các bảng ..................................................................................................... v Danh mục các hình ..................................................................................................... vi MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2 3. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................. 3 4. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................... 3 Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................... 4 1.1. Một số khái niện liên quan ................................................................................... 4 1.1.1. Khái niệm về thảm thực vật .......................................................................4 1.1.2. Khái niệm về rừng .....................................................................................4 1.1.3. Tái sinh rừng ..............................................................................................5 1.1.4. Phục hồi rừng .............................................................................................7 1.2. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu ........................................................................ 7 1.2.1. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng ..........................................................8 1.2.2. Những nghiên cứu về tái sinh rừng .........................................................15 1.2.3. Những nghiên cứu về phục hồi rừng .......................................................22 Chương 2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU ......................................................................................................... 28 2.1. Điều kiện tự nhiên .............................................................................................. 28 2.1.1. Vị trí địa lý ...............................................................................................28 2.1.2. Địa hình....................................................................................................29 2.1.3. Khí hậu, thủy văn .....................................................................................29 2.1.4. Địa chất, thổ nhưỡng ...............................................................................31 2.1.5. Hiện trạng đất đai và tài nguyên rừng .....................................................32 2.1.6. Vài nét về khu vực Nhạc Sơn ..................................................................33 2.2. Điều kiện kinh tế xã hội ..................................................................................... 33 iii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2.2.1. Dân số ......................................................................................................33 2.2.2. Lao động, việc làm ..................................................................................34 2.2.3. Nhận xét, đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, xã hội vùng nghiên cứu ...34 Chương 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 36 3.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 36 3.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 36 3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 36 3.3.1. Phương pháp điều tra theo tuyến .............................................................36 3.3.2. Điều tra chi tiết theo ô tiêu chuẩn ............................................................37 3.3.3. Phương pháp thu mẫu ..............................................................................37 3.3.4. Phân tích và xử lí số liệu .......................................................................... 38 3.3.5. Phương pháp điều tra trong nhân dân ...................................................... 42 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 43 4.1. Đặc điểm các quần xã rừng trồng tại khu vực nghiên cứu................................. 43 4.1.1. Một số đặc điểm của tầng cây cao ở các quần xã rừng trồng .................. 43 4.1.2. Sự phân bố các taxon thực vật trong các quần xã nghiên cứu ................. 44 4.1.3. Thành phần loài thực vật trong các quần xã nghiên cứu ......................... 46 4.1.4. Thành phần dạng sống thực vật trong các quần xã nghiên cứu ............... 57 4.2. Đặc điểm tái sinh tự nhiên của các loài cây gỗ dưới tán rừng trồng tại KVNC 69 4.2.1. Đặc điểm cấu trúc tổ thành và mật độ cây gỗ tái sinh ............................. 69 4.2.2. Phân bố cây gỗ tái sinh theo cấp chiều cao ............................................. 72 4.2.3. Phân bố cây gỗ tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang ................................ 75 4.2.4. Phân bố cây gỗ tái sinh theo cấp đường kính .......................................... 76 4.2.5. Nguồn gốc và phẩm chất cây gỗ tái sinh ................................................. 77 4.3. Đề xuất một số giải pháp nhằm xúc tiến khả năng tái sinh tự nhiên dưới tán rừng trồng tại KVNC................................................................................................. 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 82 PHỤ LỤC iv Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1 D1.3 Đường kính ngang ngực 2 HVN Chiều cao vút ngọn 3 OTC Ô tiêu chuẩn 4 ODB Ô dạng bản 5 KVNC Khu vực nghiên cứu 6 UBND Uỷ ban nhân dân 7 K+M Keo+Mỡ 8 BTTN Bảo tồn thiên nhiên iv v Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1. Một số đặc điểm của tầng cây cao ở các quần xã rừng trồng ................... 43 Bảng 4.2. Số lượng và sự phân bố các taxon thực vật tại KVNC ............................. 44 Bảng 4.3. Số lượng các loài, chi, họ trong các quần xã rừng trồng ở KVNC .......... 46 Bảng 4.4. Thành phần dạng sống thực vật trong KVNC .......................................... 58 Bảng 4.5. Thành phần dạng sống thực vật ở các quần xã rừng trồng ....................... 60 Bảng 4.6. Tổ thành loài cây gỗ tái sinh dưới tán rừng trồng Thông ......................... 69 Bảng 4.7. Tổ thành loài cây gỗ tái sinh dưới tán rừng trồng Mỡ .............................. 70 Bảng 4.8. Tổ thành loài cây gỗ tái sinh dưới tán rừng trồng Keo ............................. 71 Bảng 4.9. Tổ thành loài cây gỗ tái sinh dưới tán rừng trồng hỗn giao Keo và Mỡ .. 72 Bảng 4.10: Phân bố cây gỗ tái sinh theo cấp chiều cao ở các quần xã rừng trồng ... 74 Bảng 4.11. Phân bố cây gỗ theo mặt phẳng nằm ngang ở các quần xã rừng trồng .. 76 Bảng 4.12. Phân bố cây gỗ tái sinh theo cấp đường kính dưới tán rừng trồng ......... 77 Bảng 4.13: Nguồn gốc và phẩm chất cây gỗ tái sinh ở các quần xã rừng trồng ....... 78 v vi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1. Ô tiêu chuẩn (S= 100m2) ........................................................................... 37 Hình 4.1. Sự phân bố các taxon ở KVNC ................................................................. 45 Hình 4.2. Thành phần dạng sống trong KVNC......................................................... 58 Hình 4.3. Sự phân bố dạng sống thực vật ở các quần xã rừng trồng ........................ 59 Hình 4.4. Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao ở các quần xã rừng trồng ........... 75 Hình 4.5. Tỷ lệ (%) phẩm chất cây gỗ tái sinh ở các quần xã rừng trồng................. 79 Hình 4.6. Tỷ lệ (%) nguồn gốc cây gỗ tái sinh ở các quần xã rừng trồng ................ 79 vi vii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Vốn được xem là "lá phổi xanh" của trái đất, rừng có vai trò rất quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái và sự đa dạng sinh học trên hành tinh chúng ta. Rừng tham gia vào quá trình điều hòa khí hậu, đảm bảo chu chuyển oxi và các nguyên tố cơ bản khác trên hành tinh, duy trì ổn định và độ màu mỡ của đất, hạn chế lũ lụt, hạn hán, ngăn chặn xói mòn đất, làm giảm nhẹ sức tàn phá khốc liệt của thiên tai, bảo tồn nguồn nước mặt và nước ngầm, làm giảm mức độ ô nhiễm không khí và nước. Bên cạnh đó, rừng còn cung cấp các loại nguyên liệu quý như gỗ, củi, lâm sản ngoài gỗ cho một số ngành sản xuất phục vụ cho nhu cầu của con người. Rừng có vai trò to lớn như vậy, tuy nhiên, trong giai đoạn hiện nay, cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, quá trình bùng nổ dân số, quá trình công nghiệp hóa,… đã khiến rừng bị suy giảm nghiêm trọng cả về số chất lượng và diện tích. Tính đến nay, trên thế giới đã mất khoảng 13 triệu hécta rừng, chủ yếu do chuyển đổi diện tích rừng sang mục đích sử dụng khác, rừng hiện chỉ còn chiếm 31% diện tích các châu lục trên toàn cầu với tổng diện tích chưa đầy 4 tỷ hécta. (Nguồn: Tổ chức Lương Nông Liên hợp quốc FAO năm 2011). Ở Việt Nam, diện tích rừng cũng bị giảm đi nhanh chóng trong giai đoạn 1943 - 1990. Diện tích rừng mất đi trong giai đoạn này là khoảng 5 triệu ha. Ngành lâm nghiệp Việt Nam bắt đầu phục hồi từ những năm 1990 nhờ trồng cây gây rừng và tái trồng rừng tự nhiên. Giai đoạn 1995 - 2009, độ che phủ rừng tăng trung bình 282.600 ha, bao gồm 148.900 ha rừng tự nhiên và 133.700 ha rừng trồng (Vietnam Administration of Forestry, 2011). Cuối năm 2010 Việt Nam có khoảng 13,39 triệu ha rừng, tương đương với độ che phủ 39,50%. (Nguồn: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn). Ngày nay, Việt Nam là một trong năm quốc gia trên thế giới chịu tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu mà một trong những nguyên nhân sâu xa là do diện tích rừng trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng bị suy giảm. Mất rừng, đất đai bị xói mòn dẫn tới tình trạng sa mạc hoá ngày càng gia tăng. Nhiều Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 1
loài động - thực vật, lâm sản quý bị biến mất trong danh mục các loài quý hiếm, số còn lại đang phải đối mặt với nguy cơ dần dần bị tuyệt chủng. Nghiêm trọng hơn, diện tích rừng thu hẹp trên quy mô lớn đã làm tổn thương "lá phổi xanh" của tự nhiên, khiến bầu khí quyển bị ô nhiễm nặng, mất cân bằng sinh thái, ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và đời sống động - thực vật, v.v... Vì vậy bảo vệ rừng, khôi phục và phát triển bền vững hệ sinh thái rừng đang là vấn đề cấp thiết không chỉ ở Việt Nam mà ở cả thế giới. Lào Cai là tỉnh biên giới phía Bắc Việt Nam có diện tích rừng và tiềm năng về rừng rất lớn. Tuy nhiên, dân cư trong tỉnh đại đa số là người dân tộc thiểu số nên thói quen, tập quán sống dựa vào nguồn tài nguyên thiên nhiên như khai thác gỗ làm nhà, lấy củi, làm thuốc từ rừng, đốt rừng làm nương rẫy,… đã gây những hậu quả nặng nề đối với môi trường sinh thái. Cùng với đó nhiều năm qua nạn phá rừng bất hợp pháp một cách triền miên đã làm cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, mất đi tính đa dạng sinh học. Chính vì lẽ đó việc bảo vệ và phục hồi rừng là hết sức cần thiết. Để phục hồi lại rừng có thể trồng mới hoặc khoanh nuôi cho phục hồi tự nhiên. Tuy nhiên trên thực tế cho thấy các quần xã rừng trồng đặc biệt là rừng thuần loài rất dễ bị sâu bệnh và bị thoái hóa trong một thời gian ngắn, vì vậy giải pháp kết hợp giữa trồng rừng và nâng cao khả năng tái sinh dưới tán rừng trồng tỏ ra rất hiệu quả. Khu vực Nhạc Sơn nằm ở phía Tây của thành phố Lào Cai, thuộc địa bàn của 3 phường, xã: Phường Kim Tân, phường Duyên Hải và xã Đồng Tuyển của thành phố Lào Cai. Hiện chưa có công trình nào nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng đặc biệt là của cây gỗ tại đây. Do đó để góp phần quản lý, bảo vệ, tăng cường phát triển diện tích rừng cũng như phát triển bền vững ở địa phương dựa trên cơ sở khoa học, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên của một số quần xã rừng trồng ở khu vực Nhạc Sơn, thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được đặc điểm về thành phần loài, thành phần dạng sống, cấu trúc và khả năng tái sinh tự nhiên trong một số quần xã rừng trồng ở khu vực nghiên cứu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 2
- Đề xuất được một số biện pháp kĩ thuật nhằm xúc tiến khả năng tái sinh tự nhiên của các loài cây gỗ dưới tán một số quần xã rừng trồng. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở cho việc chuyển đổi rừng trồng thành rừng tự nhiên hỗn loài tại khu vực nghiên cứu. 3. Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc và khả năng tái sinh tự nhiên của các loài cây gỗ dưới tán một số quần xã rừng trồng ở khu vực Nhạc Sơn, thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai. Thời gian nghiên cứu từ tháng 6 năm 2015 đến tháng 12 năm 2015. 4. Ý nghĩa của đề tài 4.1. Về lý luận Đánh giá năng lực tái sinh tự nhiên dưới tán rừng trồng làm cơ sở khoa học cho việc chuyển đổi rừng trồng thuần loài thành rừng hỗn loài đa tầng nhằm tăng cường tính đa dạng thực vật và nâng cao tính bền vững của hệ sinh thái rừng. Góp phần làm cơ sở khoa học cho việc khoanh nuôi, phục hồi và phát triển rừng tự nhiên. 4.2. Về thực tiễn Đề xuất được các giải pháp kỹ thuật lâm sinh có tính khả thi, hiệu quả, xuất phát từ kết quả nghiên cứu, là thông tin quan trọng giúp thành phố Lào Cai tham khảo trong quản lý và bảo vệ rừng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 3
Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Một số khái niện liên quan 1.1.1. Khái niệm về thảm thực vật Thảm thực vật (Vegetation) là khái niệm rất quen thuộc, có nhiều nhà khoa học đã ra các định nghĩa khác nhau. Theo Thái Văn Trừng (1978) [62] cho rằng thảm thực vật là các quần hệ thực vật phủ trên mặt đất như một tấm thảm xanh. Trần Đình Lý (1998) [33] cho rằng thảm thực vật là toàn bộ lớp phủ thực vật ở một vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ thảm thực vật trên toàn bộ bề mặt trái đất. Như vậy thảm thực vật là một khái niệm chung chưa chỉ rõ đặc trưng hay phạm vi không gian của đối tượng cụ thể nào. Nó chỉ có nghĩa và giá trị cụ thể khi có các định ngữ kèm theo như: Thảm thực vật Vườn Quốc gia Cúc Phương, thảm thực vật cây bụi, thảm thực vật rừng trên núi đá vôi,… 1.1.2. Khái niệm về rừng Đã có rất nhiều tác giả đưa ra những định nghĩa khác nhau về rừng. Rừng là một tổng thể cây gỗ, có mối liên hệ lẫn nhau, nó chiếm một phạm vi không gian nhất định ở mặt đất và trong khí quyển (Morozov, 1930). Rừng chiếm phần lớn bề mặt Trái Đất và là một bộ phận của cảnh quan địa lý, trong đó bao gồm một tổng thể các cây gỗ, cây bụi, cây cỏ, động vật và vi sinh vật. Trong quá trình phát triển của mình chúng có mối quan hệ sinh học và ảnh hưởng lẫn nhau và với hoàn cảnh bên ngoài (Tcachenco M.E, 1952). Theo Sukhatrep V.N: “Rừng là một quần lạc sinh địa. Quần lạc sinh địa là tổ hợp các yếu tố thiên nhiên đồng nhất trên vùng đất xác định (khí hậu, đá mẹ, đất, các điều kiện thủy văn, thực vật, động vật, vi sinh vật). Các yếu tố tự nhiên có vai trò thiết lập ra các mối quan hệ cùng với các nhóm sinh vật chúng hình thành nên kiểu trao đổi chất và năng lượng đặc trưng giữa chúng với nhau và với các yếu tố tự nhiên, nó là một thể thống nhất đang biến động và phát triển” (dẫn theo Hoàng Chung, 2008 [7]). Theo Trần Đình Lý (1998) [33], sự khác nhau giữa thảm thực vật và rừng dựa trên sự có mặt của một lượng cây gỗ có chiều cao và độ lớn nhất định. Các thông số Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 4
này được khái quát bằng tỷ lệ độ tàn che của cây gỗ có chiều cao từ 3m trở lên so với đất rừng (độ tàn che: k) k < 0,3 chưa có rừng; k: 0,3 - 0,6 rừng thưa; k > 0,6 rừng kín. 1.1.3. Tái sinh rừng Tái sinh (Regeneration) là một thuật ngữ dùng để chỉ khả năng tự tái tạo, hay tự hồi sinh từ mức độ tế bào đến mức độ mô, cơ quan, cá thể và thậm chí cả một quần lạc sinh vật trong tự nhiên. Cùng với thuật ngữ này, còn có nhiều thuật ngữ khác đang được sử dụng rộng rãi hiện nay. Jordan, Peter và Allan (1998) sử dụng thuật ngữ “Restoration” để diễn tả sự hoàn trả, sự lặp lại của toàn bộ quần xã sinh vật giống như nó đã xuất hiện trong tự nhiên. Schereckenbeg, Hadley và Dyer (1990) sử dụng thuật ngữ: “Rehabitilation” để chỉ sự phục hồi lại bằng biện pháp quản lý, điều chế rừng đã bị suy thoái,... Tái sinh rừng (Forestry regeneration) là một thuật ngữ được nhiều nhà khoa học sử dụng để mô tả sự tái tạo (phục hồi) của lớp cây con dưới tán rừng. Theo Nguyễn Xuân Lâm (2000) [26] “Tái sinh rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở dưới tán rừng hoặc trên đất rừng (sau khi làm nương rẫy), thế hệ cây tái sinh này sẽ lớn dần lên thay thế thế hệ cây già”. Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng. Biểu hiện đặc trưng của tái sinh rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở các nơi có hoàn cảnh rừng (hoặc mất rừng chưa lâu), dưới tán rừng, lỗ trống trong rừng, rừng sau khai thác, trên đất rừng sau đốt nương làm rẫy, v.v... Vai trò lịch sử của thế hệ cây con là thay thế thế hệ cây gỗ già cỗi. Theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Sự xuất hiện lớp cây con là nhân tố mới làm phong phú thêm số lượng và thành phần loài trong quần lạc sinh vật (thực vật, động vật, vi sinh vật), đóng góp vào việc hình thành tiểu hoàn cảnh rừng và làm thay đổi cả quá trình trao đổi vật chất và năng lượng diễn ra trong hệ sinh thái. Do đó, tái sinh rừng có thể hiểu theo nghĩa rộng là sự tái sinh của một hệ sinh thái rừng. Tái sinh rừng thúc đẩy việc hình thành cân bằng sinh học trong rừng, đảm bảo cho rừng tồn tại liên tục và do đó bảo đảm cho việc sử dụng rừng thường xuyên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 5
Đặc điểm sinh vật học, sinh thái học của loài cây tái sinh, điều kiện địa lý và tiểu hoàn cảnh rừng là cơ sở tự nhiên quan trọng có tác dụng quyết định, chi phối sự hình thành lên những quy luật tái sinh rừng. Ở các vùng tự nhiên khác nhau, tái sinh rừng diễn ra theo các quy luật khác nhau. Những kiến thức về sinh thái, tái sinh rừng bao gồm mối quan hệ giữa loài cây tái sinh với hoàn cảnh sinh thái, đặc biệt là tiểu hoàn cảnh rừng, mối quan hệ sinh vật trong hệ sinh thái rừng có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu quy luật tái sinh, trong từng loại rừng cụ thể và là cơ sở khoa học quan trọng cho việc đề xuất các biện pháp tái sinh rừng có hiệu quả. Xét về bản chất sinh học, tái sinh rừng diễn ra dưới ba hình thức: Tái sinh hạt, tái sinh chồi, tái sinh thân ngầm (các loài tre nứa). Trong đó, tái sinh hạt là quá trình mà thế hệ các cây rừng mới được hình thành từ các hạt giống. Quá trình tái sinh hạt phải trải qua 3 giai đoạn: Ra hoa kết quả; phân tán hạt giống; hạt giống nảy mầm và sinh trưởng của cây tái sinh. Tái sinh chồi là quá trình vô tính cây con được phát triển từ một phần của cây mẹ. Tái sinh thân ngầm là trường hợp các cây con được phát triển từ thân ngầm. Đứng trên quan điểm triết học, tái sinh rừng là một quá trình phủ định biện chứng: Rừng non hay thay thế rừng già trên cơ sở được thừa hưởng hoàn cảnh thuận lợi do thế hệ rừng ban đầu tạo nên. Đứng trên quan điểm chính trị kinh tế học, tái sinh rừng là quá trình tái sản xuất mở rộng tài nguyên rừng. Đương nhiên, điều kiện này chỉ có thể trở thành hiện thực khi ta nắm chắc được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh chính xác, nhằm điều hoà và định hướng các quá trình tái sinh phục vụ mục tiêu kinh doanh đã đề ra. Như vậy, tái sinh rừng không còn chỉ là tự nhiên, kỹ thuật mà còn là vấn đề kinh tế - xã hội (Hoàng Kim Ngũ, Phùng Ngọc Lan, 1998 [36]). Căn cứ vào nguồn giống, người ta phân chia 3 mức độ tái sinh như sau: Tái sinh nhân tạo: Nguồn giống do con người tạo ra bằng cách gieo giống trực tiếp. Tái sinh bán nhân tạo: Nguồn giống được con người tạo ra bằng cách trồng bổ sung các cây giống, sau đó chính cây giống sẽ tạo ra nguồn hạt cho quá trình tái sinh tiếp theo. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 6
Tái sinh tự nhiên: Nguồn hạt (nguồn giống) hoàn toàn tự nhiên. Theo Phùng Ngọc Lan (1986) [24], tái sinh được coi là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng. Biểu hiện đặc trưng của tái sinh rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở nơi còn hoàn cảnh rừng. Theo ông vai trò lịch sử của thế hệ cây con là thay thế thế hệ cây gỗ già cỗi. Vì vậy, tái sinh rừng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Ông cũng khẳng định tái sinh rừng có thể hiểu theo nghĩa rộng là sự tái sinh của một hệ sinh thái rừng. Như vậy, tái sinh rừng là một khái niệm chỉ khả năng và quá trình thiết lập lớp cây con dưới tán rừng. Đặc điểm cơ bản của quá trình này là lớp cây con đều có nguồn gốc từ hạt và chồi có sẵn, kể cả trong trường hợp tái sinh nhân tạo thì cây con cũng phải mọc từ nguồn hạt do con người gieo trước đó. Nó được phân biệt với các khái niệm khác (như trồng rừng) là sự thiết lập lớp cây con bằng việc trồng cây giống đã được chuẩn bị trong vườn ươm. Vì đặc trưng đó nên tái sinh là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của các hệ sinh thái rừng. Ở Việt Nam tái sinh rừng được hiểu theo nghĩa rộng là sự tái sinh của cả hệ sinh thái rừng. Tái sinh rừng được hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng chủ yếu là tầng cây gỗ. 1.1.4. Phục hồi rừng Theo Trần Đình Lý (2008) [32]: Phục hồi rừng được hiểu là quá trình tái tạo lại rừng trên những diện tích đã bị mất rừng. Theo quan điểm sinh thái học thì phục hồi rừng là một quá trình tái tạo lại một hệ sinh thái mà trong đó cây gỗ là yếu tố cấu thành chủ yếu. Đó là một quá trình sinh địa phức tạp gồm nhiều giai đoạn và kết thúc bằng sự xuất hiện một thảm thực vật cây gỗ bắt đầu khép tán. 1.2. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu Trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã có rất nhiều những công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng và tái sinh rừng, nhằm xây dựng cơ sở khoa học phục vụ kinh doanh rừng hợp lý, có hiệu quả, đạt yêu cầu về kinh tế lẫn môi trường sinh thái. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 7
1.2.1. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng 1.2.1.1. Trên thế giới Cấu trúc rừng là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc điểm sinh thái khác nhau có thể chung sống hài hoà và đạt tới sự ổn định tương đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên. Cấu trúc của rừng vừa là kết quả, vừa là sự thể hiện quan hệ đấu tranh và thích ứng lẫn nhau giữa các sinh vật rừng với môi trường sinh thái và giữa các sinh vật với nhau. Cấu trúc rừng là một khái niệm chung 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 [24]). Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi.  Về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng Quy luật về cấu trúc rừng là cơ sở quan trọng để nghiên cứu sinh thái học, hệ sinh thái rừng và đặc biệt là để xây dựng những mô hình lâm sinh cho hiệu quả sản xuất cao. Trong nghiên cứu cấu trúc rừng người ta chia thành ba dạng cấu trúc là cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc của lớp thảm thực vật 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. Thực tế, cấu trức rừng nó có tính trật tự và theo quy luật của quần xã. Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đã được Richards P.W (1933 - 1934), Baur G.N (1962), Odum E.P (1971), v.v... tiến hành. Các nghiên cứu này thường nêu lên quan điểm, khái niệm và mô tả định tính về tổ thành, dạng sống và tầng phiến của rừng. Theo Baur G.N (1976) [1] đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái học nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đã đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó, tác giả này đã đưa ra những tổng kết hết sức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 8
phong phú về các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh nhằm đem lại rừng cơ bản là đều tuổi, rừng không đều tuổi và các phương thức xử lý cải thiện rừng mưa. Odum. P (1971) [73] đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley (1935). Khái niệm sinh thái học được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học. Công trình nghiên cứu của Catinot. R (1965) [6], Plaudy. J (1987) [41] đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các cấu trúc sinh thái thông qua mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến.  Mô tả về hình thái cấu trúc rừng Hiện tượng thành tầng là sự sắp xếp không gian phân bố của các thành phần sinh vật rừng trên cả mặt bằng và theo chiều thẳng đứng. Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do Richards P.W (1952) [74] đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guam đến nay vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng thứ của rừng. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh họa được cách sắp xếp theo chiều thẳng đứng của các loài cây gỗ trong diện tích có hạn. Cusen (1953) đã khắc phục bằng cách vẽ một số giải kề bên nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều. Phương pháp biểu đồ trắc diện do Davit và Richards (1933 - 1934) đề xuất trong khi phân loại và mô tả rừng nhiệt đới phức tạp về thành phần loài và cấu trúc thảm thực vật theo chiều nằm ngang và chiều thẳng đứng. Richards (1952) [74] đã phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản. Trong những lập địa đặc biệt thì rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Cũng theo tác giả này thì rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, trừ cây bụi và cây thân cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và tầng cây thân cỏ còn có nhiều loài cây leo đủ hình dáng và kích thước, cùng nhiều hệ thống phân loại trên thân hoặc cành cây. Raunkiaer (1934) [75] đã phân chia các loài cây hình thành thảm thực vật hành các dạng sống và các phổ sinh học (phổ sinh học là tỉ lệ phần trăm các loài cây Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 9
trong quần xã có các dạng sống khác nhau). Tuy nhiên, nhiều nhà sinh thái học cho rằng phân loại hình thái, các phổ dạng sống của Raunkiaer kém ý nghĩa hơn các dạng sinh trưởng của Humboldt và Grisebach. Trong các loại rừng dựa theo cấu trúc và dạng sống của thảm thực vật, phương pháp dựa vào hình thái bên ngoài của thảm thực vật được sử dụng nhiều nhất. Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi. Sampion Gripfit (1984), khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi có kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp cũng dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng, Richards (1952) [74] phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng dựa vào chiều cao cây rừng. Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về tầng thứ thường đưa ra những nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ giới nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của tự nhiên nhiệt đới.  Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng Nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu và được chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng với sự thống kê của toán học và tin học, trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng xác lập giữa các nhân tố cấu trúc đã được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả. Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian được các tác giả tập chung nhiều nhất như: Rollet (1971), Brung (1970), Loeth et al (1976). Rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu cấu trúc không gian và thời gian của rừng theo định lượng và dùng các mô hình toán học để mô phỏng các quy luật cấu trúc (dẫn theo Trần Văn Con, 2001 [11]). Schumarcher F.X và Coil T.X (1960) [76] đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài. Bên cạnh đó các hàm Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Peason, Poisson,... cũng đã được nhiều tác giả sử dụng để mô hình hoá cấu trúc rừng. Một vấn đề nữa có liên quan đến cấu trúc rừng đó là việc phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo hay ngoại mạo sinh thái [24], [30], [37]. Cơ sở phân loại theo xu hướng này là đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và một số đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật rừng. Đại diện cho hướng phân loại Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 10
này có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO (1973),... Trong nhiều hệ thống phân loại rừng theo xu hướng này khi nghiên cứu ngoại mạo của quần xã thực vật đã không tách rời khỏi hoàn cảnh của nó và do vậy hình thành một hướng theo ngoại mạo sinh thái [77]. Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo chủ yếu mô tả rừng ở trạng thái tĩnh. Trên cơ sở nghiên cứu rừng ở trạng thái động, Melekhov đã nhấn mạnh sự biến đổi của rừng theo thời gian, đặc biệt là sự biến đổi của tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh phát triển của rừng. Việc định lượng các đặc điểm cấu trúc rừng đã được tác giả trên thế giới sử dụng trong quá trình nghiên cứu các hệ sinh thái rừng tự nhiên, kể cả các hệ sinh thái rừng tự nhiên vùng nhiệt đới (Weidelt 1968, Brun 1969, Lamprecht. H 1969). Phương pháp phân tích lâm sinh đã được Lamprecht. H (1969) [70] mô tả chi tiết. Các tác giả nghiên cứu rừng tự nhiên vùng nhiệt đới sau đó đã vận dụng phương pháp này và mở rộng thêm những chỉ tiêu định lượng mới cho phân tích cấu trúc rừng tự nhiên như Kammesheidt (1994) [69]. Tóm lại, trên thế giới, các công trình nghiên cứu về đặc điểm 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 đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. 1.2.1.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam Việc nghiên cứu cấu trúc rừng ở Việt Nam cũng đã được rất nhiều tác giả đề cập tới nhằm đưa ra giải pháp lâm sinh phù hợp, song tiêu biểu phải kể đến một số công trình nghiên cứu sau: Năm 1960, Cục điều tra và quy hoạch rừng thuộc tổng cục lâm nghiệp Việt Nam đưa ra bảng phân loại đầu tiên cho ngành lâm nghiệp Việt Nam về thảm thực vật rừng ở Việt Nam. Tuy nhiên trong bảng phân loại này không phân biệt được kiểu rừng nguyên sinh với các kiểu phụ thứ sinh và các giai đoạn diễn thế [50]. Theo kết quả nghiên cứu của Trần Ngũ Phương (1970) [40] đã chỉ ra những đặc điểm cấu trúc của các thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam trên cơ sở kết quả điều tra tổng quát về tình hình rừng miền Bắc Việt Nam từ năm 1961 đến 1965. Nhân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 11
tố cấu trúc đầu tiên mà nghiên cứu là tổ thành và thông qua đó một số quy luật phát triển của hệ sinh thái rừng được phát hiện và ứng dụng vào thực tiễn sản xuất. Ngày nay, hệ thống phân loại thảm thực vật UNESCO (1973) [77] được coi là khung phân loại chung cho thảm thực vật trên trái đất. Hệ thống phân loại này dựa vào cấu trúc ngoại mạo với sự bổ sung của các thông tin chung về sinh thái, địa lý. Thảm thực vật chia thành 5 lớp quần hệ: 1. Lớp quần hệ rừng kín; 2. Lớp quần hệ rừng thưa; 3. Lớp quần hệ cây bụi; 4. Lớp quần hệ cây bụi lùn và các quần xã gần gũi; 5. Lớp quần hệ cây thảo. Trong lớp quần hệ cây bụi chia ra thành 2 phân lớp: Phân lớp quần hệ cây bụi chủ yếu thường xanh và phân lớp quần hệ cây bụi chủ yếu rụng lá. Trong mỗi phân lớp này được chia thành nhiều nhóm quần hệ và quần hệ thảm cây bụi. Phan Kế Lộc (1985) [27] dựa trên bảng phân loại của UNESCO (1973) cũng đã xây dựng thang phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam thành 5 lớp quần hệ, 15 dưới lớp, 32 nhóm quần hệ và 77 quần hệ khác nhau. Thái Văn Trừng (1978) [62] khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới nước ta đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng vượt tán, tầng ưu thế sinh thái, tầng dưới tán, tầng cây bụi và tầng cỏ quyết. Vũ Đình Phương (1987) [38] đã đưa ra phương pháp phân chia rừng phục vụ cho công tác điều chế với phân chia theo lô và dựa vào 5 nhân tố: Nhóm sinh thái tự nhiên, các giai đoạn phát triển và suy thoái của rừng, khả năng tái tạo rừng bằng con đường tái sinh tự nhiên, đặc điểm về địa hình, thổ nhưỡng với một bảng mã hiệu dùng để tra trong quá trình phân chia. Đối với hệ sinh thái rừng nhiệt đới ở Việt Nam, Thái Văn Trừng (2000) [63] dựa vào sự ghép nối của 2 hệ thống phân loại: Hệ thống phân loại đặc điểm cấu trúc ngoại mạo làm tiêu chuẩn và hệ thống phân loại thảm thực vật dựa trên yếu tố hệ thực vật làm tiêu chuẩn đã phân chia thảm thực vật Việt Nam thành 5 nhóm kiểu thảm (gọi là 5 nhóm quần hệ) với 14 kiểu quần hệ (gọi là 14 quần hệ). Mặc dù còn một số điểm cần bàn luận và chỉnh lý bổ sung thêm nhưng bảng phân loại thảm thực vật Việt Nam của Thái Văn Trừng từ bậc quần hệ trở lên gần phù hợp với hệ thống phân loại của UNESCO (1973). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 12