Luận văn: NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN TRONG MỘT SỐ TRẠNG THÁI THẢM THỰC VẬT THỨ SINH TẠI VÙNG ĐẦU NGUỒN HỒ THÁC BÀ, TỈNH YÊN BÁI

Chia sẻ: Carol123 Carol123 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:106

Thêm vào BST

Báo xấu

508
lượt xem 130
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Rừng có ý nghĩa đặc biệt lớn, không chỉ cung cấp của cải cho nền kinh tế của đất nước mà còn có vai trò quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học, bảo vệ, cải thiện môi trường và cân bằng sinh thái. Vai trò của rừng là rất to lớn, thế nhưng trong những năm vừa qua diện tích rừng tự nhiên của chúng ta ngày càng giảm sút cả về số lượng và chất lượng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN TRONG MỘT SỐ TRẠNG THÁI THẢM THỰC VẬT THỨ SINH TẠI VÙNG ĐẦU NGUỒN HỒ THÁC BÀ, TỈNH YÊN BÁI

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM --------------------------------- LƯƠNG THỊ THANH HUYỀN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN TRONG MỘT SỐ TRẠNG THÁI THẢM THỰC VẬT THỨ SINH TẠI VÙNG ĐẦU NGUỒN HỒ THÁC BÀ, TỈNH YÊN BÁI LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN – 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM --------------------------------- LƯƠNG THỊ THANH HUYỀN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊNTRONG MỘT SỐ TRẠNG THÁI THẢM THỰC VẬT THỨ SINHTẠI VÙNG ĐẦU NGUỒN HỒ THÁC BÀ, TỈNH YÊN BÁI Chuyên nghành: Sinh thái học Mã số: 60.42.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ NGỌC CÔNG THÁI NGUYÊN – 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa có ai công bố. TÁC GIẢ Lƣơng Thị Thanh Huyền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS. Lê Ngọc Công người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn kĩ sư lâm nghiệp Vương Quốc Đạt – Giám đốc Lâm trường Thác Bà và các cán bộ, nhân viên phòng kĩ thuật - Lâm trường Thác Bà – Yên Bái đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian tiến hành điều tra, nghiên cứu ngoài thực địa. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm Khoa Sinh – KTNN và các thầy cô giáo trong khoa đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Sở Giáo dục và Đào tạo Yên Bái; Trường THPT Thác Bà – Yên Bái đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi yên tâm học tập và công tác. Thái Nguyên, ngày 01 tháng 10 năm 2009 TÁC GIẢ Lƣơng Thị Thanh Huyền ii
MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình MỞ ĐẦU………………………………………………………………… 1 1. Lý do chọn đề tài…………………………………………………….. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu…………………………………………………. 2 3. Giới hạn nghiên cứu…………………………………………………. 3 Chương 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU………….. 4 1.1 Một số khái niệm có liên quan……………………………………… 4 1.2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu……………………………………… 6 1.2.1. Trên thế giới…………………………………………………….. 6 1.2.1.1. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng……………………………. 6 1.2.1.2. Những nghiên cứu về tái sinh rừng…………………………….. 8 1.2.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam…………………………………. 12 1.2.2.1. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng............................................... 12 1.2.2.2. Những nghiên cứu về tái sinh......................................................... 15 1.2.2.3. Những nghiên cứu về thảm thực vật rừng ở Yên Bái .................... 18 Chương 2 - NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 20 2.1. Nội dung nghiên cứu ........................................................................ 20 2.1.1. Đặc điểm hệ thực vật và thảm thực vật vùng đầu nguồn hồ Thác Bà....... 20 2.1.2. Đặc điểm cấu trúc tổ thành và mật độ cây gỗ của hai trạng thái TTV….. 20 iii
2.1.3. Một số đặc điểm cấu trúc ngang của hai trạng thái TTV………….. 20 2.1.4. Một số đặc điểm cấu trúc đứng của hai trạng thái TTV………….. 20 2.1.5. Một số đặc điểm tái sinh tự nhiên của hai trạng thái TTV……….. 20 2.1.6. Để xuất một số giải pháp để phục vụ cho công tác bảo tồn tài nguyên đa dạng sinh học và khả năng phòng hộ đầu nguồn tại khu vực hồ Thác 20 Bà........................................................................................ 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................... ........................ 20 2.2.1. Phương pháp luận…………………………………………………. 20 2.2.2. Phương pháp thu thập số liệu……………………………………… 21 2.2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu…………………………… 24 Chương 3 - ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC 31 NGHIÊN CỨU.......................................................................................... 3.1. Điều kiện tự nhiên 31 3.1.1. Vị trí địa lý........................................................................................ 31 3.1.2. Địa hình…………………………………………………………… 31 3.1.3. Khí hậu - Thuỷ văn ……………………………………………….. 32 3.1.4. Địa chất và thổ nhưỡng……………………………………………. 32 3.1.5. Thảm thực vật – Cây trồng………………………………………… 33 3.2. Đặc điểm kinh tế xã hội…………………………………………….. 33 3.2.1. Dân số và lao động……………………………………………….. 33 3.2.2. Thực trạng phát triển các ngành………………………………….. 34 Chương 4 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU……………………………….. 40 4.1. Hiện trạng thảm thực vật khu vực hồ Thác Bà…………………. 40 4.1.1.Hệ thực vật………………………………………………………… 40 4.1.2. Thảm thực vật…………………………………………………….. 41 * Trạng thái TTV thứ sinh phục hồi TN sau nương rẫy……………….. 45 * Trạng thái TTV thứ sinh phục hồi TN sau khai thác kiệt…………….. 47 4.2. Đặc điểm cấu trúc tổ thành sinh thái và mật độ cây gỗ của hai trạng 51 thái TTV…………………………………………………………. 4.2.1. Chỉ số IVI và công thức tổ thành sinh thái trong quần hợp cây gỗ……. 52 4.2.2. Đánh giá sự biến động thành phần loài giữa các nhóm cây………. 60 iv
4.2.3. Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học ở hai TTV…………………….. 62 4.2.4. Đặc điểm dạng sống thực vật…………………………………….. 63 4.3. Một số đặc điểm cấu trúc ngang của hai trạng thái TTV………. 65 4.3.1. Phân bố loài theo các nhóm tần số xuất hiện ……………………. 65 4.3.2. Sự phân bố số loài cây theo cấp đường kính…………………….. 68 4.3.3. Sự phân bố số cây theo cấp đường kính …………………………. 70 4.4. Một số đặc điểm cấu trúc đứng của hai trạng thái TTV 72 4.4.1. Phân bố số cây theo cấp chiều cao………………………………… 72 4.4.2. Phân bố loài theo cấp chiều cao …………………………………. 74 4.5. Đặc điểm tái sinh tự nhiên trong hai trạng thái TTV…………… 76 4.5.1. Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học tầng cây tái sinh……………… 77 4.5.2. Đặc điểm cấu trúc tổ thành, mật độ cây tái sinh…………………. 78 4.5.3. Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao …………………………. 80 4.5.4. Phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang…………………. 81 4.5.5. Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh……………………………. 82 Chương 5 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……………………………. 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………… 88 PHỤ LỤC v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chiều cao vút ngọn Hvn Đường kính thân cây tại vị trí 1,3 m D1,3 Chiều cao vút ngọn trung bình H VN Đường kính trung bình D 1,3 Ô tiêu chuẩn OTC Ô dạng bản ODB Mật độ cây/ha N/ha Tỷ lệ mật độ N% Tiết diện ngang/ha G/ha % tiết diện ngang G% Chỉ số tổ thành sinh thái tầng cây gỗ IVI Chỉ số tương đồng về thành phần loài cây SI Chỉ số đa dạng sinh học Shannon Thảm thực vật TTV Tự nhiên TN Nương rẫy NR Khai thác kiệt KTK [ …] Trích dẫn tài liệu vi
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Nội dung Trang Ký hiệu độ nhiều (độ dầy rậm) thảm tươi 3.1 28 Số lượng và sự phân bố các taxon thực vật tại KVNC 4.1 40 Tổng số loài và loài ưu thế sinh thái ở hai TTV 4.2 52 Kết quả các loài cây gỗ có chỉ số IVI > 5% ở hai TTV 4.3 53 Tổ thành, mật độ tầng cây cao TTV sau NR 4.4 54 Tổ thành, mật độ tầng cây nhỡ TTV sau NR 4.5 55 Tổ thành, mật độ tầng cây cao TTV sau KTK 4.6 57 Tổ thành, mật độ tầng cây nhỡ TTV sau KTK 4.7 59 Chỉ số tương đồng về thành phần loài ở hai TTV 4.8 61 Chỉ số tương đồng về thành phần loài của TTV sau NR 4.9 61 Chỉ số tương đồng về thành phần loài của TTV sau KTK 4.10 61 Kết quả chỉ số đa dạng sinh học ở hai TTV 4.11 63 Dạng sống của thực vật tại khu vựu hồ Thác Bà 4.12 64 Phân bố số loài theo cấp đường kính ở hai TTV 4.13 69 Phân bố số cây theo cấp đường kính ở hai TTV 4.14 70 Phân bố số cây theo cấp chiều cao ở hai TTV 4.15 73 Phân bố số loài theo cấp chiều cao ở hai TTV 4.16 75 Chỉ số đa dạng sinh học tầng cây tái sinh ở hai TTV 4.17 77 Cấu trúc tổ thành, mật độ cây tái sinh ở hai TTV 4.18 78 Mật độ cây tái sinh theo cấp chiều cao ở hai TTV 4.19 80 Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh ở hai TTV 4.20 82 Phân bố cây theo mặt phẳng nằm ngang ở hai TTV 4.21 83 vii
DANH MỤC CÁC HÌNH Nội dung Hình Trang Sơ đồ ô tiêu chuẩn cấp I với các ô cấp II và cấp III 3.1 23 Đồ thị đường tổng góp loài trên diện tích của TTV sau NR 4.1 45 Ảnh TTV sau NR đã phục hồi tự nhiên được 20 năm 4.2 46 Đồ thị đường tổng góp loài trên diện tích của TTV sau KTK 4.3 48 Ảnh TTV sau KTK đã phục hồi tự nhiên được 20 năm 4.4 49 Phổ dạng sống của hai kiểu TTV tại khu vực nghiên cứu 4.5 65 Phân bố số loài theo nhóm tần số ở TTV sau NR 4.6 66 Phân bố số loài theo nhóm tần số ở TTV sau KTK 4.7 67 Đồ thị phân bố số loài theo cấp đường kính ở hai TTV 4.8 69 Đồ thị phân bố số cây theo cấp đường kính của hai TTV 4.9 71 Đồ thị phân bố số cây theo cấp chiều cao ở hai TTV 4.10 73 Đồ thị phân bố số loài theo cấp chiều cao ở hai TTV 4.11 75 Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao ở hai TTV 4.12 81 viii
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Rừng có ý nghĩa đặc biệt lớn, không chỉ cung cấp của cải cho nền kinh tế của đất nước mà còn có vai trò quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học, bảo vệ, cải thiện môi trường và cân bằng sinh thái. Vai trò của rừng là rất to lớn, thế nhưng trong những năm vừa qua diện tích rừng tự nhiên của chúng ta ngày càng giảm sút cả về số lượng và chất lượng. Theo thống kê của Liên Hợp Quốc, hàng năm trên thế giời có 11 triệu ha rừng bị phá huỷ, riêng khu vực Châu Á Thái Bình Dương hàng năm có 1,8 triệu ha rừng bị phá huỷ, tương đương mỗi ngày mất đi 5000 ha rừng nhiệt đới. Ở Việt Nam, trong vòng 50 năm qua, diện tích rừng bị suy giảm nghiêm trọng. Năm 1943 độ che phủ của rừng là 43%, đến năm 1993 chỉ còn 26%. Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến mất rừng là do chiến tranh, khai thác bừa bãi, đốt nương làm rẫy [18]. Từ khi Chính phủ có chỉ thị 286/TTg (02/05/1997) về tăng cường các biện pháp cấp bách để bảo vệ và phát triển rừng, cấm khai thác rừng tự nhiên, tốc độ phục hồi rừng đã trở nên khả quan hơn. Năm 2003 tổng diện tích rừng nước đã là 12 triệu ha, tương đương với và độ che phủ là 36,1%, trong đó rừng tự nhiên có 10 triệu ha và rừng trồng có 2 triệu ha. Để đạt được kết quả như trên, Chính phủ đã giao quyền sử dụng đất rừng cho các tổ chức, các cá nhân và hộ gia đình trồng, chăm sóc và quản lý bảo vệ. Những chính sách này đã góp phần tích cực trong việc làm tăng diện tích rừng, giảm diện tích đất trống đồi trọc và rừng đã dần phục hồi trở lại. Có được kết quả đó là do những cơ chế chính sách trên của Chính phủ đã bước đầu tạo được sự chuyển biến theo hướng xã hội hoá nghề rừng, làm cho rừng có chủ và người dân đã chủ động tham gia quản lý bảo vệ phát triển rừng. Việc nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học cho công tác quản lý, bảo vệ, phục hồi và sử dụng hợp lý rừng tự nhiên là rất cần thiết trong đó nghiên cứu cấu trúc và tái sinh tự nhiên thảm thực vật rừng là một khâu cơ bản không thể thiếu. 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hồ Thác Bà là hồ nước nhân tạo do ngăn dòng sông Chảy năm 1970 để làm Nhà máy thuỷ điện Thác Bà, nhà máy thuỷ điện đầu tiên ở nước ta. Hồ nằm ở địa giới hai huyện Yên Bình và Lục Yên của tỉnh Yên Bái, có diện tích mặt nước khoảng 23.400 ha, có 1.331 đồi đảo lớn nhỏ với thảm thực vật và cảnh quan đa dạng. Nhưng do tình trạng khai thác và sử dụng bừa bãi rừn g phòng hộ đầu nguồn nên thảm thực vật ở khu vực này đã bị suy thoái nghiêm trọng. Từ đó gây ra hậu quả làm đất bị xói mòn rửa trôi, gây bồi lắng lòng hồ, hạn chế khả năng chứa nước... Mặt khác, rừng sau khai thác hầu như bị đảo lộn toàn bộ về cấu trúc, qu á trình tái sinh diễn thế theo chiều hướng thoái bộ so với ở tình trạng nguyên sinh hoặc trước khi khai thác, nhất là ở các lâm phần không được quản lý tốt. Trước thực tiễn đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên trong một số trạng thái thảm thực vật thứ sinh tại vùng đầu nguồn Hồ Thác Bà, tỉnh Yên Bái ” làm cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu về diễn thế và đa dạng sinh học. Từ đó đề xuất một số giải pháp nhằm phục hồi rừng phục vụ cho công tác phòng hộ đầu nguồn và bảo tồn tài nguyên đa dạng sinh học ở địa phương. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Về lý luận Bổ sung những hiểu biết về đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên của thảm thực vật thứ sinh phục hồi tự nhiên tại vùng đầu nguồn Hồ Thác Bà, tỉnh Yên Bá i làm góp phần vào việc nghiên cứu về diễn thế và đa dạng sinh học. Từ đó đề xuất các biện pháp tác động thích hợp nhằm từng bước đưa rừng về trạng thái có cấu trúc hợp lý, ổn định hơn. 2.2. Về thực tiễn Trên cơ sở các quy luật cấu trúc và tái sinh tự nhiên đã phát hiện, đề xuất một số giải pháp nhằm phục hồi rừng phục vụ cho công tác phòng hộ và bảo tồn tài nguyên đa dạng sinh học tại vùng đầu nguồn Hồ Thác Bà. 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3. Giới hạn nghiên cứu 3.1. Giới hạn về khu vực nghiên cứu Là xã Xuân Long, huyện Yên Bình, tỉnh Yên Bái, đây là vùng rừng đầu nguồn của Hồ Thác Bà. 3.2. Giới hạn về đối tƣợng nghiên cứu Là hai trạng thái thảm thực vật thứ sinh phục hồi tự nhiên sau nương rẫy và sau khai thác kiệt tại xã Xuân Long, huyện Yên Bình, tỉnh Yên Bái. Các thảm cây bụi, cây trồng nông nghiệp, công nghiệp, trang trại, vườn cây ăn quả và rừng trồng đều không thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài. 3.3. Giới hạn về nội dung nghiên cứu Nghiên cứu về một số đặc điểm cấu trúc tổ thành sinh thái (tần số xuất hiện, độ phong phú, độ ưu thế của các loài cây gỗ) để đánh giá vai trò sinh thái của từng loài cây gỗ trong quần xã cây gỗ rừng; quy luật phân bố số loài, số cây theo cấp đường kính và cấp chiều cao; xác định tính đa dạng của quần hợp cây gỗ và đặc điểm tái sinh tự nhiên trong hai trạng thái thảm thực vật rừng. 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CÓ LIÊN QUAN 1.1.1. Thảm thực vật Thảm thực vật (Vegetation) là toàn bộ lớp phủ thảm 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 đối tượng cụ thể nào. 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 trên đất cát ven biển, thảm thực vật rừng ngập mặn, thảm thực vật tỉnh Thái Nguyên,... [24] 1.1.2. 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. 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 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) [20], tái sinh được coi là một quá trình sinh học mang tính đặc thù 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
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 khằng định tái sinh rừng có thể hiểu theo nghĩa rộng là sự tái sinh của một hệ sinh thái rừng. Bàn về vai trò của lớp cây tái sinh, Trần Xuân Thiệp (1995) [38]cho rằng nếu thành phần loài cây tái sinh giống với thành phần cây đứng thì đó là quá trình thay thế một thế hệ cây này bằng thế hệ cây khác. Ngược lại, nếu thành phần loài cây tái sinh khác với thành phần cây đứng thì quá trình diễn thế xảy ra. 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 conđều 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. 1.1.3. Phục hồi rừng 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 tron g 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 (Trần Đình Lý; 1995), [22] Để tái tạo lại rừng người ta có thể sử dụng các giải pháp khác nhau tuỳ theo mức độ tác động của con người là: phục hồi nhân tạo (trồng rừng) phục hồi tự nhiên và phục hồi tự nhiên có tác động của con người (xúc tiến tái sinh). 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.2. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.2.1. Trên thế giới Đặc điểm cấu trúc và tái sinh rừng tự nhiên đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới tiến hành nghiên cứu nhằm xây dựng cơ sở khoa học và lí luận phục vụ cho công tác kinh doanh rừng. 1.2.1.1. Những nghiên cứu về cấu trúc rừng 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 cùng sinh sống trong một khoảng không gian nhất định trong một giai đoạn phát triển của rừng. Cấu trúc rừng vừa là kết quả vừa là sự thể hiện các mối quan hệ đấ u tranh sinh tồn và thích ứng lẫn nhau giữa các thành phần trong hệ sinh thái với nhau và với môi trường. Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi. * Cơ sở sinh thái về cấu trúc rừng Quy luật về cấu trúc rừng là cơ sở quan trọng để nghiên cứu sinh thái học, 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 ra làm 3 dạng cấu trúc là: cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc của thảm thực vật là kết quả 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 trúc rừng nó có tính quy luật và theo trật tự của quần xã. Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đã được P. W. Richards (1952), G. N. Baur (1964), E. P. Odum (1971)… tiến hành. Những nghiên cứu này đã nêu lên quan điểm, các khái niệm và mô tả định tính về tổ thành, dạng sống và tầng phiến của rừng. G. N. Baur (1964) [64] đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng nói riêng, trong đó đi sâu nghiên 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
cứu cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Từ đó tác giả đưa ra các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh cải thiện rừng. [47] P. Odum (1971) [48] 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 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 R. Catinot (1965) [ 4], J. Plaudy (1987) [29] đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các cấu trúc sinh thái thông qua việc 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 P.W. Richards (1952) [49] 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. P. W. Richards (1959, 1968, 1970) [50] đã phân biệt tổ thành rừng mưa nhiệt đới làm hai loại là rừng mưa hỗn hợp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản. Cũng theo tác giả thì rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, trừ tầng cây bụi và tầng cây cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đớ i, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài thân thảo còn có nhiều loại dây leo cùng nhiều loài thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây. Hiện nay, nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật rừng đã dựa vào các đặc trưng như cấu trúc và dạng sống, độ ưu thế, kết cấu hệ thực vật hoặc năng suất thảm thực vật. Ngay từ đầu thế kỷ 19, Humboldt và Grinsebach đã sử dụng dạng sinh trưởng của các loài cây ưu thế và kiểu môi trường sống của chúng để biểu thị cho các nhóm thực vật. Phương pháp của Humboldt và Grinsebach đượ c các nhà sinh thái học Đan Mạch (Warming, 1094; Raunkiaer, 1934) tiếp tục phát triển. 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Raunkiaer (1934) đã phân chia các loài cây hình thành thảm thực vật thành các dạng sống và các phổ sinh học (phổ sinh học là tỉ lệ phần trăm các loài cây 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 Grinsebach. 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. Kraft (1884) lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, ông phân chia cây rừng thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng cây rừng. Phân cấp của Kraft 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. Việc phân cấp cây rừng cho rừng tự nhiên hỗn loài nhiệt đới là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên được chấp nhận rộng rãi. 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 của rừng tự nhiên nhiệt đới. 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, có nhiều công trình nghiên cứu công phu đã đem lại hiệu quả cao trong bảo vệ rừng. 1.2.1.2. Những nghiên cứu về tái sinh rừng Như chúng ta đã biết 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 như: Dưới tán rừng, lỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy. Vai trò lịch sử của lớp cây tái sinh là thay thế thế hệ cây già cỗi. Vì vậy, tái sinh rừng được hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng chủ yếu là tầng cây gỗ [19], [20], [49]. 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
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 con và tầng cây gỗ đã được nhiều nhà khoa học quan tâm (Mibbre-ad, 1930 ; Richards, 1952 ; Baur G.N, 1964 ; Rollet, 1969). Do tính phức tạp về tổ thành loài cây, trong đó chỉ có một số loài cây có giá trị nên trong thực tiễn người ta chỉ khảo sát những loài cây có ý nghĩa nhất định. Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng tự nhiên vô cùng phức tạp và còn ít được quan tâm nghiên cứu. Phần lớn tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa chỉ tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng ít nhiều đã bị biến đổi. J.Van Steenis (1956) [51] 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. Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu qủa các cách 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. Công trình của Walton, A. B. Bernard, R. C - Wyatt Smith (1950) [76] với phương thức rừng đồng tuổi ở Mã Lai ; Taylor (1954), Jones (1960) với phương thức chặt dần tái sinh dưới tán rừng ở Nijêria và Gana. Nội dung hiệu quả của từng phương thức đối với tái sinh đã được G. N. Baur (1976) [2] tổng kết trong tác phẩm cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng. Về phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927) với diện tích ô đo đếm thông thường từ 1 đến 4 m2. Diện tích ô đo đếm nhỏ nên thuận lợi trong điều tra nhưng số lượng ô phải đủ lớn mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (1950) đã đề nghị một phương pháp “ điều tra chẩn đoán ” mà theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở các trạng thái rừng khác nhau. 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Các công trình nghiên cứu về phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới đáng chú ý là công trình nghiên cứu của P.W. Richards (1952), 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 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) [12]. Tác giả H. Lamprecht (1969) [67] căn cứ vào nhu cầu ánh sáng của các loài cây trong suốt quá trình sinh sống để phân chia cây rừng nhiệt đới thành các nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bán chịu bóng và nhóm cây chịu bóng. Đối với rừng nhiệt đới thì các nhân tố sinh thái như nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, thảm tươi là những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tái sinh rừng, cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu, đề cập đến vấn đề này. Tác giả G. N. Baur (1976) [2] cho rằng, sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển của cây con còn đối với sự nảy mầm và phát triển của cây mầm ảnh hưởng này thường không rõ ràng và thảm cỏ, cây bụi có ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây tái sinh . Ở những quần thụ 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 nhưng số lượng loài cây có giá trị kinh tế thường không nhiều và được c hú ý hơn, còn các loài cây có giá trị kinh tế thấp thường ít được nghiên cứu, đặc biệt là đối với tái sinh ở các trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy. Trong nghiên cứu tái sinh rừng người ta nhận thấy rằng tầng cỏ và cây bụi qua thu nhận ánh sáng, độ ẩm và các nguyên tố dinh dưỡng khoáng của tầng đất mặt đã 10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn