Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên và đặc điểm cấu trúc của một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại xã Lãng Công huyện Sông Lô tỉnh Vĩnh Phúc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là đánh giá được khả năng tái sinh tự nhiên và cấu trúc của quần xã thực vật tái sinh tự nhiên sau nương rẫy trong các giai đoạn phát triển tại xã Lãng Công, huyện Sông Lô, tỉnh Vĩnh Phúc; đề xuất một số biện pháp nhằm đẩy nhanh quá trình tái sinh phục hồi rừng tại địa phương.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên và đặc điểm cấu trúc của một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại xã Lãng Công huyện Sông Lô tỉnh Vĩnh Phúc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ HOÀI ĐỨC NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁI SINH TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ QUẦN XÃ THỰC VẬT SAU NƯƠNG RẪY TẠI XÃ LÃNG CÔNG HUYỆN SÔNG LÔ TỈNH VĨNH PHÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2016 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ HOÀI ĐỨC NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁI SINH TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ QUẦN XÃ THỰC VẬT SAU NƯƠNG RẪY TẠI XÃ LÃNG CÔNG HUYỆN SÔNG LÔ TỈNH VĨNH PHÚC Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60 42 01 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. Ma Thị Ngọc Mai THÁI NGUYÊN - 2016 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ cho bất kỳ một học vị nào. Thái Nguyên, tháng 5 năm 2016 Tác giả Nguyễn Thị Hoài Đức i
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 Thái Nguyên, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy (cô), các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Ma Thị Ngọc Mai - người đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy (cô) khoa Sinh học, phòng Đào tạo - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu tại trường. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn UBND xã Lãng Công, Chi cục Kiểm lâm huyện Sông Lô, Công ty Lâm nghiệp Lập Thạch đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua. Xin chân thành cảm ơn. Thái Nguyên, tháng 5 năm 2016 Tác giả Nguyễn Thị Hoài Đức ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii MỤC LỤC ..........................................................................................................iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ 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. Ý nghĩa của đề tài ............................................................................................ 2 4. Cấu trúc của luận văn ...................................................................................... 2 Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................ 3 1.1. Một số khái niệm liên quan đến vấn đề nghiên cứu ..................................... 3 1.1.1. Khái niệm về thảm thực vật ....................................................................... 3 1.1.2. Thảm thực vật thứ sinh .............................................................................. 3 1.1.3. Khái niệm về rừng ..................................................................................... 3 1.1.4. Tái sinh rừng .............................................................................................. 4 1.2. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu trên thế giới ............................................ 4 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng ..................................................................... 4 1.2.2. Nghiên cứu về tái sinh phục hồi rừng........................................................ 8 1.3. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu ở Việt Nam .......................................... 11 1.3.1. Nghiên cứu về cấu trúc và phân loại rừng ............................................... 11 1.3.2. Nghiên cứu định lượng về cấu trúc rừng ................................................. 13 1.3.3. Nghiên cứu về phân chia tầng trong rừng mưa nhiệt đới ........................ 14 iii
1.3.4. Nghiên cứu về tái sinh rừng .................................................................... 15 Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 19 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 19 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .............................................................. 19 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 19 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 19 2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 19 2.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 20 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa ................................................. 20 2.4.2. Phân tích và xử lý số liệu......................................................................... 21 2.4.3. Phương pháp điều tra trong nhân dân ...................................................... 24 Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 25 3.1. Điều kiện tự nhiên ...................................................................................... 25 3.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 25 3.1.2. Địa hình ................................................................................................... 26 3.1.3. Địa chất, thổ nhưỡng ............................................................................... 26 3.1.4. Khí hậu, thủy văn..................................................................................... 27 3.1.5. Tài nguyên rừng ....................................................................................... 28 3.2. Điều kiện kinh tế, văn hóa - xã hội ............................................................. 29 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 34 4.1. Hiện trạng các trạng thái thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu ................ 34 4.1.1. Hệ thực vật ............................................................................................... 34 4.1.2. Các trạng thái thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu .............................. 35 4.2. Thay đổi số lượng loài theo nhóm dạng sống ............................................ 39 4.3. Quy luật phân bố cây tái sinh ..................................................................... 40 4.3.1. Phân bố cây gỗ theo cấp chiều cao .......................................................... 40 iv
4.3.2. Phân bố cây gỗ theo cấp đường kính ....................................................... 43 4.3.3. Phân bố cây gỗ theo mặt phẳng ngang .................................................... 46 4.4. Nguồn gốc, chất lượng cây tái sinh ........................................................... 48 4.5. Đa dạng về thành phần dạng sống .............................................................. 50 4.6. Cấu trúc phân tầng theo chiều thẳng đứng của các quần xã thực vật tái sinh ......................................................................................................... 53 4.6.1. Giai đoạn I ............................................................................................... 54 4.6.2. Giai đoạn II .............................................................................................. 54 4.6.3. Giai đoạn III............................................................................................. 55 4.6.4. Giai đoạn IV ............................................................................................ 55 4.7. Đề xuất biện pháp bảo vệ và khoanh nuôi xúc tiến tái sinh rừng .............. 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 58 1. Kết luận .......................................................................................................... 58 2. Kiến nghị ....................................................................................................... 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 60 PHỤ LỤC v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT D1.3 : Đường kính ngang ngực (cm) Hdc : Chiều cao dưới cành Hvn : Chiều cao vút ngọn KVNC : Khu vực nghiên cứu N : Mật độ (cây/ha) Nxb : Nhà xuất bản ODB : Ô dạng bản OTC : Ô tiêu chuẩn TTV : Thảm thực vật UNESCO : United Nations Educational Scientific and Cultural Organization (Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp quốc) iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1. Thành phần thực vật trong các điểm nghiên cứu .............................. 34 Bảng 4.2. Sự thay đổi số lượng loài theo nhóm dạng sống ............................... 39 Bảng 4.3. Mật độ cây gỗ theo cấp chiều cao ..................................................... 41 Bảng 4.4. Phân bố số cây gỗ theo cấp đường kính (D1.3m) ............................. 44 Bảng 4.5. Phân bố cây gỗ theo mặt phẳng nằm ngang ...................................... 47 Bảng 4.6. Nguồn gốc và chất lượng cây tái sinh ............................................... 48 Bảng 4.7. Thành phần dạng sống trong các giai đoạn nghiên cứu .................... 51 Bảng 4.8. Cấu trúc phân tầng của các quần xã thực vật ở KVNC .................... 53 v
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1. Bản đồ hành chính huyện Sông Lô ................................................... 33 Hình 4.1. Tỷ lệ các taxon trong các ngành của hệ thực vật ở KVNC ............... 35 Hình 4.2. Thay đổi số lượng loài theo nhóm dạng sống ................................... 39 Hình 4.3: Mật độ cây gỗ theo cấp chiều cao ..................................................... 41 Hình 4.4. Đồ thị phân bố cây gỗ theo cấp đường kính D1.3m.......................... 45 Hình 4.5. Nguồn gốc cây tái sinh ...................................................................... 49 Hình 4.6. Chất lượng cây tái sinh ...................................................................... 49 Hình 4.7. Sự phân bố dạng sống thực vật tại các trạng thái TTV ..................... 52 vi
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Rừng là một bộ phận quan trọng nhất cấu thành nên sinh quyển, là lá phổi xanh của nhân loại. Ngoài ý nghĩa về tài nguyên sinh vật rừng còn là một yếu tố địa lý không thể thiếu được trong tự nhiên. Nó có vai trò quan trọng tạo nên cảnh quan và có tác động mạnh mẽ đến các yếu tố khí hậu, đất đai. Chính vì vậy, Rừng không chỉ có chức năng trong phát triển kinh tế - xã hội mà nó còn có ý nghĩa đặc biệt trong bảo vệ môi trường sinh thái. Rừng cung cấp nơi cư trú, lương thực, thực phẩm, nguyên liệu, nhiên liệu cho sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người. Tuy nhiên với sự gia tăng dân số, tiến bộ của khoa học kỹ thuật và nhu cầu sử dụng tài nguyên ngày càng cao để phục vụ cho cuộc sống. Điều này là một trong những nguyên nhân dẫn tới sự suy giảm diện tích rừng, giảm tính đa dạng sinh học của tài nguyên rừng [10]. Có rất nhiều đánh giá khác nhau về sự suy giảm độ che phủ rừng ở Việt Nam trong nửa thế kỷ gần đây. Diện tích rừng ở Việt Nam ước tính khoảng 181.500 km2 (chiếm 55% tổng diện tích đất đai 330.000 km2) vào cuối năm 1960 và 56.680 km2 (17% tổng diện tích đất đai) vào cuối những năm 1980; theo DeKoninck Việt Nam trở thành nước có nạn phá rừng nhanh nhất trong số các nước Đông Nam Á với khoảng 2/3 độ che phủ rừng bị mất đi trong giai đoạn này. Ước tính trong giai đoạn từ năm 1976 - 1990, mỗi năm diện tích rừng phủ tự nhiên của Việt Nam giảm trung bình 185.000 ha. Đến năm 2010, tổng diện tích rừng của Việt Nam khoảng 13.797.000 ha chiếm 44% tổng diện tích đất cả nước (FAO 2010), Việt Nam là một trong số ít quốc gia Châu Á có mức tịnh tiến diện tích rừng đang tăng. [46] Bắt đầu từ năm 1992, chính phủ Việt Nam đã có nhiều nỗ lực làm ổn định và phục hồi độ che phủ rừng. Năm 1998, chương trình tái trồng 5 triệu ha rừng được triển khai với mục đích tăng độ che phủ rừng từ sấp xỉ 9 triệu ha (28% độ che phủ rừng) lên 14,3 triệu ha (44% độ che phủ rừng) vào năm 2010. Hiện nay, biện pháp khoanh nuôi phục hồi rừng đã được quan tâm với phương thức là sử 1
dụng triệt để khả năng tái sinh, diễn thế tự nhiên để phục hồi rừng. Lịch sử nghiên cứu tái sinh rừng trên thế giới đã trải qua hàng trăm năm nhưng với rừng nhiệt đới vấn đề này được tiến hành chủ yếu từ những năm 30 của thế kỷ trước trở lại đây. Nghiên cứu về tái sinh rừng là những nghiên cứu rất quan trọng làm cơ sở cho các biện pháp kỹ thuật lâm sinh xây dựng và phát triển rừng [46]. Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên và đặc điểm cấu trúc của một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại xã Lãng Công huyện Sông Lô tỉnh Vĩnh Phúc”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá được khả năng tái sinh tự nhiên và cấu trúc của quần xã thực vật tái sinh tự nhiên sau nương rẫy trong các giai đoạn phát triển tại xã Lãng Công, huyện Sông Lô, tỉnh Vĩnh Phúc. - Đề xuất một số biện pháp nhằm đẩy nhanh quá trình tái sinh phục hồi rừng tại địa phương 3. Ý nghĩa của đề tài 3.1. Ý nghĩa lý luận Góp phần làm sáng tỏ thêm quy luật tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau canh tác nương rẫy. Bổ sung tư liệu về tái sinh rừng. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học để đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp đối với thảm thực vật phục hồi sau canh tác nương rẫy tại vùng nghiên cứu. 4. Cấu trúc của luận văn Mở đầu Chương 1. Tổng quan tài liệu Chương 2. Mục tiêu, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội khu vực nghiên cứu Chương 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận Kết luận và kiến nghị 2
Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Một số khái niệm liên quan đến vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Khái niệm về thảm thực vật Thảm thực vật (vegetation) là một khái niệm được nhiều nhà khoa học trong nước và nước ngoài đề cập đến. Theo J. Schmithusen (1959) 51, thì thảm thực vật là lớp thực bì của Trái đất và các bộ phận cấu thành khác nhau của nó. Theo Thái Văn Trừng (1978) 42, thảm thực vật là các quần hệ thực vật phủ trên mặt đất như một tấm thảm xanh. Trần Đình Lý (1998) 25, thảm thực vật là toàn bộ lớp phủ thực vật ở một vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ thực vật trên toàn bộ bề mặt trái đất. Theo khái niệm nào đi nữa thì thảm thực vật còn là một khái niệm chung chưa chỉ rõ đối tượng cụ thể; nó chỉ có ý nghĩa và giá trị cụ thể khi có định ngữ kèm theo như: thảm thực vật cây bụi, thảm thực vật thứ sinh, thảm thực vật nguyên sinh… 1.1.2. Thảm thực vật thứ sinh Thảm thực vật thứ sinh là các trạng thái thảm thực vật được xuất hiện sau khi thảm thực vật nguyên sinh bị mất đi do các nguyên nhân nào đó, có thể là nguyên nhân chủ quan, nguyên nhân khách quan: do biến động của vỏ Trái đất như núi lửa, do quá trình khai thác quá mức của con người hoặc do chất độc rải xuống trong chiến tranh, do phá rừng làm nương rẫy…Thảm thực vật thứ sinh được hình thành theo thời gian tác động gồm các trạng thái (thảm cỏ, thảm cây bụi, rừng tái sinh tự nhiên ở các giai đoạn khác nhau). Thảm thực vật thứ sinh có cấu trúc rất khác với thảm thực vật nguyên sinh về thành phần thực vật, cấu trúc tầng tán, khả năng sinh trưởng phát triển, khả năng tái sinh, sinh khối, hoàn cảnh rừng và các yếu tố khác. 1.1.3. Khái niệm về rừng Theo VN. Sukhatrep (1964), “Rừng là một quần lạc sinh địa. Quần lạc sinh địa là tổ hợp các yếu tố tự nhiên đồng nhất trên vùng đất xác định (khí hậu, 3
đá mẹ, đất, các điều kiện thuỷ 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, 2005) 5. Theo Trần Đình Lý (1995) 39, sự có mặt của các loài cây gỗ có chiều cao từ 3m trở lên và độ tàn che (k) của chúng là thông số cho thấy trạng thái của rừng gỗ. Nếu k < 0,3 là đất chưa có rừng. Nếu k = 0,3 - 0,6 là rừng thưa. Nếu k > 0,6 là rừng kín. Hiện nay, có một số nhà khoa học lâm nghiệp có đề xuất độ tàn che của cây gỗ là (k=0,1) đã đã đánh giá là rừng; trong đề tài chúng tôi theo quan điểm của Trần Đình Lý. 1.1.4. Tái sinh rừng 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. Căn cứ vào nguồn giống, người ta phân chia 3 mức độ tái sinh: 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 là tạo ra nguồn hạt cho quá trình tái sinh. Tái sinh tự nhiên: nguồn hạt (nguồn giống) hoàn toàn tự nhiên. Theo Phùng Ngọc Lan (1986)[21], 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. Trong luận văn, tái sinh rừng được hiểu là quá trình phục hồi các thành phần của hệ sinh thái rừng. 1.2. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu trên thế giới 1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là sự sắp xếp tổ chức nội bộ các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng, các thành phần vô sinh, hữu sinh trong hệ sinh thái rừng có 4
mối quan hệ qua lại với nhau thông qua các mối quan hệ sinh thái tạo cho rừng có cấu trúc ổn định trong một thời gian nhất định. 1.2.1.1. Cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng Quy luật về cấu trúc rừng là cơ sở quan trọng để nghiên cứu hệ sinh thái học 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 có thể chia thành ba dạng cấu trúc: Cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc sinh thái 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 môi trường sống. Thực tế cấu trúc rừng có tính trật tự và theo quy luật cấu trúc của quần xã. Richards P.W (1933- 1934), Baur G. N (1962), Ođum E. P (1971)…, tiến hành nghiên cứu về cấu trúc rừng mưa nhiệt đới, các nghiên cứu này nêu lên quan điểm, khái niệm và mô tả định tính về tổ thành loài, phổ dạng sống và cấu trúc tầng phiến của rừng. Theo Baur G. N (1962) 1, nghiên cứu các vấn đề cơ sở sinh thái rừng nói chung và cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó ông đi sâu nghiên cứu các nhân tố về cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó, ông đã đưa ra những tổng kết về các nguyên lý, các giai đoạn tác động xử lý lâm sinh nhằm mục đích đem lại hiệu quả cao trong trồng rừng và tái sinh tự nhiên của rừng. Catinot R. (1965) 3, vẽ các phẫu đồ ngang và đứng với các nhân tố sinh thái để mô tả các khái niệm về dạng sống, tầng phiến để diễn tả cấu trúc sinh thái rừng. Nổi bật nhất có nghiên cứu của Odum E. P (1971) [49] nghiên cứu về sinh thái rừng mưa nhiệt đới, ông chỉ ra mối quan hệ giữa các thành phần cấu trúc rừng với các yếu tố hoàn cảnh của rừng. Theo ông, hệ sinh thái rừng mưa rất phức tạp, ngoài việc tuân theo quy luật vận động chung nhất, bản thân từng nhân tố lại vận động theo quy luật riêng. Như vậy, muốn hệ sinh thái rừng 5
ổn định nhất thiết phải nắm vững các quy luật vận động của các nhân tố đó trong những hoàn cảnh cụ thể để biết cách điều tiết hài hoà các mối quan hệ trong sự phức tạp đó . 1.2.1.2. Hình thái cấu trúc rừng Là hiện tượng cấu trúc theo tầng, sự sắp xếp không gian phân bố của các thành phần sinh vật rừng theo chiều ngang và chiều thẳng đứng. Trên cơ sở cấu trúc theo tầng sẽ vẽ được biểu đồ trắc diện của rừng. Năm 1934, Davit và Richards P.W, đề xuất vẽ biểu đồ trắc diện của rừng trong khi phân loại và mô tả rừng mưa nhiệt đới phức tạp về thành phần loài và cấu trúc thảm thực vật theo chiều ngang và chiều thẳng đứng. Đến nay, phương pháp này rất có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng của rừng. Tuy nhiên phương pháp này chỉ minh họa được cách sắp xếp theo chiều thẳng đứng của các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn. Đến năm 1951, Cusen đã khắc phục bằng cách vẽ một số dải kề nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều của rừng. Richards P.W (1952), [50] phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa nhiệt đới thành hai loại: Rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây. Theo ông, rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng cây gỗ, 1 tầng cây bụi và 1 tầng cây thân cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và tầng cây cỏ còn có nhiều loài dây leo đủ hình dáng và nhiều kích thước, cùng nhiều loài sống bám trên thân hoặc cành cây. Trong nghiên cứu về hình thái cấu trúc rừng có nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật rừng, trong đó phương pháp phân loại rừng dựa theo cấu trúc và dạng sống của thảm thực vật, phương pháp dựa vào hình thái ngoại mạo của thảm thực vật được sử dụng nhiều nhất. Kraft (1884), lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng. Dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng, tác giả đã chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp. Hệ thống phân cấp cây rừng này của 6
ông đã phản ánh được tình hình phân hoá cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản và dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài đều tuổi. Đối với rừng nhiệt đới tự nhiên, việc phân cấp cây rừng là một vấn đề hết sức khó khăn, cho đến nay chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng tối ưu được chấp nhận rộng rãi. Sapion 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 còng dựa trên kích thước và chất lượng cây rừng. Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu hình thái cấu trúc rừng, nhất là rừng nhiệt đới thường đưa ra những nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ học nên chưa phản ánh được đầy đủ thực trạng sự phân tầng phức tạp của rừng nhiệt đới tự nhiên. 1.2.1.3. Định lượng về cấu trúc rừng Để kết quả nghiên cứu cấu trúc rừng mang tính chính xác, thực tế, nhiều nhà nghiên cứu đã chuyển dần từ mô tả định tính sang nghiên cứu định lượng với sự hỗ trợ của thuật toán - tin học. Trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng (cấu trúc không gian và thời gian), xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất. Rollet B (1971) [53], đã mô tả mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính bằng các dạng phân bố xác suất. Nhiều tác giả còn sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài cây theo mô hình của Schumarcher và Coil (Belly, 1973). Ngoài ra các hàm Meyer, Hyperbol, hàm mũ…cũng được nhiều tác giả sử dụng để mô hình hoá cấu trúc rừng. Trong nghiên cứu về cấu trúc rừng và phân loại rừng, thì cấu trúc ngoại mạo hay ngoại mạo sinh thái cũng được nhiều nhà khoa học đề cập tới. Cơ sở phân loại rừng theo xu hướng này là dựa vào đặc điểm phân bố, dạng sống chiếm ưu thế, cấu trúc tầng thứ và một số đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật rừng. Đại diện cho hệ thống phân loại rừng theo hướng này có 7
Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO (1973)… Trong hệ thống phân loại rừng theo xu hướng này nghiên cứu ngoại mạo của quần xã thực vật đã không tách rời khỏi hoàn cảnh của rừng, do vậy hình thành một hướng phân loại cấu trúc rừng theo ngoại mạo sinh thái. 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, Melkhov đã nhấn mạnh sự biến đổi các thành phần 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 và phát triển của rừng. Như vậy, các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng trên thế giới rất phong phú và đa dạng. Có nhiều công trình nghiên cứu công phu đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng. Tuy nhiên các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc thảm thực vật tự nhiên phục hồi sau nương rẫy ở từng vùng sinh thái chưa nhiều. 1.2.2. Nghiên cứu về tái sinh phục hồi rừng Tái sinh tự nhiên của rừng là một quá trình rất phức tạp. Tuy vậy, vấn đề này còng đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà lâm học. Khi nghiên cứu tái sinh rừng, người ta thường tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế. Lịch sử nghiên cứu tái sinh rừng trên thế giới đã trải qua hàng trăm năm nhưng với rừng nhiệt đới vấn đề này được tiến hành chủ yếu từ những năm 30 của thế kỷ trước trở lại đây. Nghiên cứu về tái sinh rừng là những nghiên cứu rất quan trọng làm cơ sở cho các biện pháp kỹ thuật lâm sinh xây dựng và phát triển rừng. 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. 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 (dẫn theo Trần Quốc Hưng). [26] 8
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 [52]. Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả các cách thức xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng. Từ đó các nhà lâm sinh học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh. Nội dung chi tiết các bước và hiệu quả của từng phương thức đối với tái sinh đã được Baur (1976) [1], tổng kết trong tác phẩm: Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa. P. W. Richards (1952) [50], Bernard Rollet (1974) nghiên cứu về phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới đã tổng kết các kết quả nghiên cứu về phân bố số cây tái sinh tự nhiên đã nhận xét: cây tái sinh có dạng phân bố cụm, một số ít có phân bố Poison. G.N. Baur (1976) [1], cho rằng, sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển của cây con còn đối với sự nẩy mầm và phát triển của cây mầm ảnh hưởng này không rõ ràng và thảm cỏ, cây bụi có ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây tái sinh. Ở những quần tụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhưng chúng vẫn có ảnh hưởng đến cây tái sinh. Nhìn chung ở rừng nhiệt đới, tổ thành và mật độ cây tái sinh thường khá lớn. Theo Ghent.A.W (1996) [48], tầng cây bụi thảm tươi có ảnh hưởng lớn đến quá trình tái sinh của loài cây gỗ và thảm mục, chế độ thủy nhiệt tầng đất mặt đều có quan hệ với tái sinh ở mức độ khác nhau. Bernard Rollet (1974), tổng kết các kết quả nghiên cứu về phân bố số cây tái sinh tự nhiên đã nhận xét: trong các ô có kích thước nhỏ (1 m x 1 m; 1 m x 1,5 m) cây tái sinh tự nhiên có dạng phân bố cụm, một số ít có phân bố Poisson. Ở châu Phi trên cơ sở các số liệu thu thập Taylor (1954), Barnard (1955) xác định số lượng cây tái sinh trong rừng nhiệt đới thiếu hụt cần thiết phải bổ sung bằng trồng rừng nhân tạo. Ngược lại, các tác giả nghiên cứu về tái sinh tự nhiên rừng nhiệt 9
đới châu Á như Bava (1954), Budowski (1956), Atinot (1965) lại nhận định dưới tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ số lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, do vậy các biện pháp lâm sinh đề ra cần thiết để bảo vệ và phát triển cây tái sinh có sẵn dưới tán rừng, (Dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên 1995) [7]. Xannikov (1967) và Vipper (1973) trong nghiên cứu tái sinh rừng nhận thấy, tầng cây cỏ và cây bụi qua thu nhận ánh sáng, độ ẩm và các nguyên tố dinh dưỡng khoáng của tầng đất mặt đã ảnh hưởng xấu đến cây con tái sinh của các loài cây gỗ. Những quần tụ kín tán, đất khô và nghèo dinh dưỡng khoáng do đó thảm cỏ và thảm cây bụi sinh trưởng kém nên ảnh hưởng của nó đến các cây gỗ tái sinh không đáng kể. Ngược lại, những lâm phần thưa, rừng đã qua khai thác thì thảm cỏ có điều kiện phát sinh mạnh mẽ là nhân tố gây trở ngại rất lớn cho tái sinh rừng. (Dẫn theo Trần Xuân Thiệp 1996) [35] Tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng sau nương rẫy được một số tác giả nghiên cứu. Saldarriaga (1991) nghiên cứu tại 24 điểm thuộc vùng rừng nhiệt đới ở Colombia và Venezuela nhận xét: Sau khi bỏ hoá số lượng loài thực vật tăng dần từ ban đầu đến rừng thành thục. Thành phần các loài cây trưởng thành phụ thuộc vào tỷ lệ các loài cây nguyên thuỷ mà nó được sống sót từ giai đoạn đầu của quá trình tái sinh, thời gian phục hồi phụ thuộc vào mức độ, tần số canh tác của khu vực đó (dẫn theo Nguyễn Vạn Thường, 1991) [40]. Khi nghiên cứu khả năng tái sinh của thảm thực vật sau nương rẫy từ 1- 20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn Độ, Ramakrishnan (1981 - 1992) đã cho thấy chỉ số đa dạng loài tái sinh thấp. Chỉ số loài ưu thế đạt đỉnh cao nhất ở pha đầu của quá trình diễn thế và giảm dần ở những pha sau theo thời gian bỏ hoá. Long Chun và cộng sự (1993) đã nghiên cứu đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuangbanna tỉnh Vân Nam - Trung Quốc nhận xét, nương rẫy bỏ hoá 3 năm thì có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật; bỏ hoá 19 năm thì có 60 họ, 134 chi, 176 loài (dẫn theo Nguyễn Vạn Thường, 1991) [40]. Tóm lại, tái sinh rừng nhiệt đới là vấn đề phức tạp do tính đa dạng sinh học cao trong cùng một quần xã thực vật. Các kết quả nghiên cứu đó cho ta 10