Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và tái sinh tự nhiên cây Mắc khén (Zanthoxylum rhetsa (Roxb.) DC) tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:92

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của đề tài gồm: Nghiên cứu đặc điểm phân bố cây Mắc khén tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La; Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao rừng tự nhiên có Mắc khén phân bố tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La; Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên của cây Mắc Khén tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và tái sinh tự nhiên cây Mắc khén (Zanthoxylum rhetsa (Roxb.) DC) tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM ĐỨC THỊNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN CÂY MẮC KHÉN (ZANTHOXYLUM RHETSA (ROXB.) DC) TẠI HUYỆN THUẬN CHÂU, TỈNH SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM ĐỨC THỊNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN CÂY MẮC KHÉN (ZANTHOXYLUM RHETSA (ROXB.) DC) TẠI HUYỆN THUẬN CHÂU, TỈNH SƠN LA Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.02.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VÕ ĐẠI HẢI Hà Nội, 2012
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan mọi thông tin và số liệu trong luận văn được thu thập công khai chính xác và có nguồn gốc rõ ràng. Các số liệu này chưa được sử dụng cho công trình nghiên cứu khoa học hoặc bảo vệ cho học vị nào. Tác giả Phạm Đức Thịnh
ii LỜI CẢM ƠN Luận văn "Nghiên cứu đặc điểm phân bố và tái sinh tự nhiên Cây Mắc khén (Zanthoxylum rhetsa (Roxb.) DC) tại Thuận Châu - Sơn La" được thực hiện theo chương trình đào tạo Cao học Lâm nghiệp khoá 18, niên khóa 2010 - 2012 tại Trường Đại học Lâm nghiệp. Trước tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Khoa đào tạo Sau đại học, cùng các thầy cô giáo trong trường. Tôi cũng xin được cảm ơn Ban Giám hiệu và Khoa Nông - Lâm, Trường Đại học Tây Bắc, Sơn La đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập tại trường. Tôi xin đặc biệt tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Võ Đại Hải - người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Nhân dịp này, tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn tới Phòng Nông nghiệp huyện Thuận Châu, Ban quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Copia, UBND xã Phỏng Lập, Chiềng Bôm - huyện Thuận Châu, Sơn La cũng như bà con trong các xã trên cùng toàn thể các nhà chuyên môn, người thân, bạn bè đồng nghiệp, đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho tôi hoàn thành luận văn này. Mặc dù đã cố gắng với tất cả năng lực nhưng do đối tượng nghiên cứu tương đối mới mẻ và những hạn chế về thời gian và kinh phí, nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp xây dựng của các thầy cô, các nhà khoa học và đồng nghiệp để luận văn thêm hoàn thiện. Tôi xin chân thành cảm ơn! Sơn La, tháng 10 năm 2012 Tác giả Phạm Đức Thịnh
iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan .....................................................................................................i Lời cảm ơn .......................................................................................................ii Mục lục ...........................................................................................................iii Danh mục các từ viết tắt ..................................................................................vi Danh mục các bảng, biểu................................................................................vii Danh mục các hình ........................................................................................viii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.................................... 3 1.1. Trên thế giới ........................................................................................... 3 1.1.1. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học và phân bố của cây Mắc khén ............................................................................................................... 3 1.1.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng ....................................................... 5 1.1.3. Nghiên cứu về tái sinh rừng ........................................................ 7 1.2. Ở Việt Nam ............................................................................................ 9 1.2.1. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học và phân bố của loài cây Mắc khén ....................................................................................................... 9 1.2.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng .................................................... 12 1.2.3. Nghiên cứu về tái sinh rừng...................................................... 14 1.3. Nhận xét và đánh giá chung ................................................................ 17 CHƯƠNG 2.MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................... 19 2.1. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 19
iv 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. Cách tiếp cận của đề tài............................................................. 20 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể ................................................ 21 CHƯƠNG 3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 27 3.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................ 27 3.1.1 Vị trí địa lý ................................................................................. 27 3.1.2. Địa hình, thổ nhưỡng ................................................................ 27 3.1.3. Khí hậu, thủy văn ...................................................................... 29 3.1.4. Tài nguyên rừng ........................................................................ 30 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ..................................................................... 31 3.2.1. Dân số, dân tộc và lao động ...................................................... 31 3.2.2. Văn hoá - xã hội ........................................................................ 31 3.2.3. Cơ sở hạ tầng........................................................................... 322 3.3. Nhận xét và đánh giá chung ................................................................. 33 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................... 355 4.1. Đặc điểm phân bố và sinh thái của loài cây Mắc khén ...................... 355 4.1.1. Vùng phân bố tự nhiên của Mắc khén ...................................... 35 4.1.2. Đặc điểm nơi mọc loài Mắc Khén tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La ............................................................................................... 366 4.2. Một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao rừng tự nhiên có Mắc khén phân bố tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La............................................. 400 4.2.1. Cấu trúc tổ thành và mật độ của rừng tự nhiên có Mắ c khén
v phân bố .............................................................................................. 400 4.2.2. Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che của rừng tự nhiên có Mắc khén phân bố .............................................................................................. 444 4.2.3. Phân bố thực nghiệm N/D 1.3 , N/H vn và mô hình hóa phân bố N/D 1.3 , N/H vn theo các hàm thích hợp ............................................... 477 4.2.4. Tương quan giữa chiều cao vút ngọn (H vn ) với đường kính (D 1.3 ) ..59 4.2.5. Mối quan hệ giữa cây Mắc khén với các loài cây ưu thế trong quần thể ............................................................................................. 600 4.3. Đặc điểm tái sinh tự nhiên của cây Mắc Khén tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La...................................................................................... 622 4.3.1. Tổ thành loài cây tái sinh ........................................................ 622 4.3.2. Mật độ cây tái sinh .................................................................. 644 4.3.3. Phân bố số cây tái sinh theo chiều cao .................................... 666 4.3.4. Chất lượng cây tái sinh và nguồn gốc cây tái sinh.................... 68 4.4. Đề xuất định hướng một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm bảo tồn và phát triển cây Mắc khén tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La .................. 700 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................. 744 1. Kết luận ................................................................................................. 744 2. Tồn tại ..................................................................................................... 77 3. Khuyến nghị ............................................................................................ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ OTC Ô tiêu chuẩn ODB Ô dạng bản CTTT Công thức tổ thành D 1.3 Đường kính thân cây tại vị trí 1,3m (cm) D0 Đường kính gốc cây tái sinh DT Đường kính tán cây (m) HVN Chiều cao vút ngọn (m) HDC Chiều cao dưới cành (m) N/ha Số lượng cây trên 1 ha NMK Số lượng cây Mắc khén TT Thứ tự Stt Số thứ tự TS Tái sinh TB Trung bình
vii DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 3.1 Hiện trạng sử dụng đất của huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La 28 Đặc điểm Dân số, dân tộc và lao động của huyện Thuận 3.2 31 Châu Đặc điểm khu vực phân bố của loài Mắc Khén tại huyện 4.1 35 Thuận Châu, tỉnh Sơn La 4.2 Tóm tắt về đặc điểm khí hậu khu vực Mắc khén phân bố 37 Một số chỉ tiêu lý – hoá tính đất trên vùng phân bố Mắc khén 4.3 38 tại huyện Thuận Châu - Sơn La Tổ thành và mật độ rừng tự nhiên có Mắc khén phân bố 4.4 41 tại đai cao 1000 m 4.7 Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che của rừng ở đai cao 1000m 46 Kết quả mô hình hóa phân bố N/D 1.3 theo hàm Weibull và 4.10 53 hàm khoảng cách Kết quả mô hình hóa phân bố N/H vn theo hàm Weibull và 4.11 56 hàm khoảng cách Kết quả phương trình tương quan giữa D 1.3 và H vn rừng tự 4.12 nhiên có Mắc khén phân bố tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn 60 La Quan hệ sinh thái loài Mắc khén với các loài ưu thế trong 4.13 61 cấu trúc tổ thành rừng tầng cây cao Công thức tổ thành cây tái sinh dưới tán rừng tự nhiên nơi có 4.14 63 loài Mắc khén phân bố tại huyện Thuận châu, tỉnh Sơn La 4.15 Bảng tổng hợp mật độ tái sinh tại khu vực nghiên cứu 64 Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao tại khu vực 4.16 69 nghiên cứu 4.17 Phân loại cây tái sinh theo chất lượng và nguồn gốc 71
viii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1 Sơ đồ các bước tiến hành đề tài 20 4.1 Biểu đồ phân bố thực nghiệm N/D 1.3 ở đai cao 1000m 49 4.4 Biểu đồ phân bố thực nghiệm N/H vn ở đai cao < 700m 50 4.5 Biểu đồ phân bố thực nghiệm N/H vn ở đai cao 700 – 1000m 51 4.6 Biểu đồ phân bố thực nghiệm N/H vn ở đai cao > 1000m 51 4.7 Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/D 1.3 theo hàm Weibull (< 700 m) 53 Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/D 1.3 theo hàm Weibull (700 – 4.8 54 1000m) 4.9 Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/D 1.3 theo hàm Weibull (> 1000m) 54 Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/D 1.3 theo hàm khoảng cách (< 4.10 55 700m) Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/D 1.3 theo hàm khoảng cách (đai 4.11 55 700–1000m) Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/D 1.3 theo hàm khoảng cách ( > 4.12 55 1000m) 4.13 Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/H vn theo hàm Weibull (< 700m) 57 Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/H vn theo hàm Weibull (đai 700– 4.14 57 1000m) Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/H vn theo hàm khoảng cách ( < 4.15 58 700m) Biểu đồ mô hình hóa phân bố N/H vn theo hàm khoảng cách (đai 4.16 58 700–1000m) 4.17 Biểu đồ phân bố N/H vn của cây tái sinh (đai cao < 700m) 68 4.18 Biểu đồ phân bố N/H vn của cây tái sinh (đai cao 700 – 1000m) 68 4.19 Biểu đồ phân bố N/H vn của cây tái sinh (đai cao > 1000m) 68
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá và phong phú. Nó giữ vai trò quan trọng không gì thay thế được trong nhiều lĩnh vực như phòng hộ, bảo vệ môi trường, duy trì cân bằng sinh thái, bảo vệ đa dạng sinh học, bảo tồn nguồn gen, tôn tạo cảnh quan, cung cấp nhiều loại lâm sản thiết yếu, quý giá,… đáp ứng nhu cầu cơ bản ngày càng cao của con người. Đứng trước nhu cầu ngày càng tăng của xã hội về các sản phẩm gỗ và lâm sản ngoài gỗ, thực tiễn sản xuất lâm nghiệp không ngừng đòi hỏi phải nghiên cứu và chọn lọc những loài cây có giá trị để bổ sung vào tập đoàn cơ cấu cây trồng. Việc nghiên cứu phát triển những loài cây có triển vọng là một hướng đi đúng, cần thiết và phù hợp với tiến trình quản lý rừng bền vững ở nước ta hiện nay, trong đó việc nghiên cứu phát triển các loài cây bản địa, đa tác dụng là rất quan trọng. Nghiên cứu về đặc điểm phân bố và tái sinh rừng là những nghiên cứu rất quan trọng làm cơ sở cho việc xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp tác động vào rừng và phát triển rừng bền vững. Sơn La một tỉnh miền núi của vùng Tây Bắc Việt Nam, diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 14.055 km2, chiếm 4,27% diện tích cả nước, trong đó diện tích đất lâm nghiệp có rừng là 594.403 ha, chiếm 42,3%. Rừng của Sơn La có nhiều loài động, thực vật quý hiếm, nhiều loài đặc hữu có giá trị kinh tế cao được người dân ưa dùng trong cuộc sống hàng ngày, điển hình trong các loài thực vật rừng này là cây Mắc khén. Cây Mắc khén (Zanthoxylum rhetsa (Roxb.) DC) còn có tên gọi khác là cây Sẻn hôi, thuộc họ Cam (Rutaceae), là cây gỗ nhỡ cao từ 14 - 18m, thân thẳng, vỏ có nhiều gai mọc, lá kép lông chim một lần lẻ, mép phiến lá có răng cưa, hoa mọc thành chùm màu xám trắng, mùa ra hoa tháng 6 - 7, quả chín tháng 10 - 11, quả hình tròn, hạt hình cầu khi chín màu đen óng. Cây Mắc
2 khén phân bố khá rộng ở vùng Tây Bắc, trong đó có nhiều ở tỉnh Sơn La. Đây là một loài cây đặc sản, có sản phẩm chính là hạt, hạt cây Mắc khén được ví như hạt Hồ tiêu của vùng Tây Bắc. Hiện nay, quy mô thị trường sản phẩm hạt Mắc khén đang phát triển mạnh ở khu vực Tây Bắc nói chung và tỉnh Sơn La nói riêng, nhu cầu của người dân vùng Tây Bắc sử dụng sản phẩm hạt Mắc khén rất nhiều chiếm khoảng 71% tổng sản lượng Mắc khén, đối với các đồng bào dân tộc Thái, H’mông, Kháng, Khơ mú 100% các hộ gia đình đều sử dụng hạt Mắc khén trong các bữa ăn hàng ngày. Bên cạnh thị trường vùng Tây Bắc, thì thị trường sản phẩm Mắc khén ngoài vùng Tây Bắc cũng đang có xu hướng phát triển như ở Thanh Hoá, Nghệ An, Tuyên Quang, Lạng Sơn, Hà Giang và các tỉnh Bắc Lào giáp biên giới vùng Tây Bắc. Tuy nhiên, hiện nay người dân chủ yếu thu hoạch sản phẩm Mắc Khén từ rừng tự nhiên mang về nhà sử dụng hoặc đem ra thị trường tiêu thụ. Việc gây trồng cây Mắc khén còn rất nhỏ lẻ, chưa phát triển, các nguyên nhân chủ yếu là: Thông tin về loài cây này còn rất hạn chế, thị trường sản phẩm hạt chưa được nghiên cứu và cập nhật, thiếu các thông tin về đặc điểm phân bố, tái sinh của loài Mắc khén, thiếu hướng dẫn kỹ thuật gây trồng Mắc khén, chưa có mô hình trình diễn trồng Mắc khén để làm cơ sở nhân rộng. Nghiên cứu về cây Mắc khén ở nước ta tiến hành chưa nhiều, chưa có hệ thống, đặc biệt là về phân bố và tái sinh tự nhiên nên mặc dù là cây có nhiều tiềm năng nhưng chưa được phát triển do thiếu những hiểu biết về loài cây này. Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài: "Nghiên cứu đặc điểm phân bố và tái sinh tự nhiên của cây Mắc khén (Zanthoxylum rhetsa (Roxb.) DC) tại Thuận Châu - Sơn La" được thực hiện là rất cần thiết và có ý nghĩa khoa học, thực tiễn lớn.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học và phân bố của cây Mắc khén a. Đặc điểm sinh học của cây Mắc khén - Tên gọi, phân loại: Cây Mắc khén là một trong tổng số 250 loài thuộc chi Zanthoxylum, thuộc họ Cam (Rutaceae), các loài trong chi này có tên chung bắt nguồn từ Hy Lạp là Xanthos, có nghĩa là màu vàng; xylon có nghĩa là gỗ [40]. Hệ thống Takhtajan chi Zanthoxylum thuộc phân họ Rutoideae, bộ Zanthoxyleae [36]. Mạng lưới thông tin về tế bào thực vật đặt chi này trong họ Toddalioideae. Tên tiếng Anh gọi cây Mắc khén là Indian ivy-rue; Khên 1, Khouang (tên Lào); Kamchat ton, Luuk ra maat, Ma khuang (tên Thái Lan); Hantu duri (tên Malaixia); Kayetana, Salai, Kasabang (tên Philippin); Kayu lemanh, Kayu tân, Ki tanah (tên Inđônêxia); Kathit-pyu (tên Mianma); Bazinali, Tessul, Badrang, BroJonali, Jummina, Kuyitti, Tikta, Rachamam, Iratchai (tên Ấn Độ) (dẫn theo Phạm Đình Tam, 1987) [26]. - Hình thái, cấu tạo giải phẫu: Cây Mắc khén được một số tác giả trên thế giới mô tả về hình thái bên ngoài và cấu tạo giải phẫu. Đây là cơ sở khoa học cho việc định loại và phân biệt Mắc khén với những loài khác, đặc biệt những loài trong chi của nó. Cây Mắc khén là loài cây đơn tính khác gốc, rụng lá, gỗ trung bình hoặc lớn, cây có thể cao đến 35 m, trên thân và cành có phủ nhiều gai ngắn, đáy rộng, cong, nhọn, thẳng. Lá mọc cách, kép lông chim một lần chẵn hoặc lẻ, dài 30 - 40 cm; có từ 10 - 17 lá chét mọc đối hoặc gần như đối; lá chét có dạng hình trứng hay hình trái xoan, kích thước 7 - 13 x 3 - 5 cm; mép lá nguyên hoặc khía
4 răng cưa nhỏ. Cụm hoa dạng chùy, mọc ở đầu cành hay ở nách lá, dài 8 - 14 cm. Hoa nhỏ, chỉ dài chừng 2,5 mm, mẫu 4, lá đài 4, cánh tràng 4, màu trắng hay vàng nhạt. Hoa đực có 4 nhị với 1 lá noãn thoái hóa. Hoa cái với bầu có 1 lá noãn. Quả nang hình cầu, đường kính chừng 6 - 7 mm, đơn độc (dẫn theo Phạm Đình Tam, 1987) [26]. Về cấu tạo giải phẫu, Cutter, EG (1969) [32] đã mô tả như sau: i) Thịt có màu trắng nhạt, có nhựa và chứa chất berberine; ii) Vòng sinh trưởng không rõ ràng hoặc không có, màu sắc của giác và lõi gỗ không phân biệt, thường là màu vàng nhạt, có sợi gỗ. Gỗ mềm, có mùi thơm đặc trưng, khối lượng riêng từ 0,35 - 0,62 g/cm3; iii) Quản bào liên tục, Sợi gỗ không có vách ngăn, độ dày trung bình và có ranh giới rõ ràng. Như vậy, việc phân loại cây Mắc khén bước đầu cũng đã có một số thông tin. Tuy nhiên, khi mô tả về hình thái và giải phẫu còn rất ít nghiên cứu dẫn đến thông tin chưa được đầy đủ, do đó cần phải có những nghiên cứu tiếp theo. b. Đặc điểm phân bố của cây Mắc khén Những thành tựu nghiên cứu ban đầu về đặc điểm phân bố loài Mắc khén khá đơn giản, cụ thể như sau: - Tại Ấn Độ cây Mắc khén phân bố ở độ cao từ 1.000 – 2.000 m so với mực nước biển, nó được tìm thấy ở các thung lũng của dãy núi Himalaya, nhiệt độ bình quân năm 15 - 180C và nó cũng có thể chịu được rét đến 00C (Hooker, 1875) [33]. - Ở Nê-pan Mắc khén phân bố khá rộng ở độ cao từ 1.100 - 2.500 m so với mực nước biển [39]. - Cây Mắc khén ở Trung Quốc phân bố ở những vùng cận nhiệt đới, ở những trạng thái rừng lá rộng thường xanh [38].
5 1.1.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là hình thức biểu hiện bên ngoài của những mối quan hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường sống. Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ sinh thái bên trong của quần xã, từ đó có cơ sở để đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp. Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đã được Richard P.W (1933 - 1934) [35], Baur G.N (1962) [1], Odum E.P (1971) [34],... 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. Baur G.N [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. Catinot (1965) [3], nghiên cứu cấu trúc hình thái rừng thông qua việc biểu diễn các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến,... Odum E.P (1971) [34] đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley A.P, năm 1935. Khái niệm hệ sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học. Hiện tượng thành tầng là một trong những đặc trưng cơ bản về cấu trúc hình thái của quần thể thực vật và là cơ sở để tạo nên cấu trúc tầng thứ. Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do David và P.W Risa (1933 - 1934) đề xướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan đến nay vẫn là phương pháp có hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng của rừng. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là chỉ minh hoạ được cách sắp xếp the hướng thẳng đứng của
6 các loài cây gỗ trong một diện tích có hạn. Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số giải kề bên nhau và đưa lại một hình tượng về không gian ba chiều. Phương pháp biểu đồ trắc diện do David 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 P.W (1968) [23] đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới về mặt hình thái. Theo tác giả này, một đặc điểm nổi bật của rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ. Rừng mưa thường có nhiều tầng (thông thường nhất là có ba tầng, ngoại trừ tầng cây bụi và tầng cây thân cỏ). Trong rừng mưa nhiệt đới ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài cây thân cỏ còn có nhiều loài cây leo đủ hình dáng và kích thước, cùng nhiều thực vật phụ sinh bám trên thân cây, cành cây,... "Rừng mưa thực sự là một quần lạc hoàn chỉnh và cầu kỳ nhất về mặt cấu tạo và cũng phong phú nhất về mặt loài cây". 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 (1948) [7], 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 dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng. Khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới, nhiều tác giả có ý kiến khác nhau trong việc xác định tầng thứ, trong đó có ý kiến cho rằng, kiểu rừng này chỉ có một tầng cây gỗ mà thôi. Richards (1952) [35] phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng với các giới hạn chiều cao là 6 - 12m, 12 - 18m, 18 - 24m, 24 - 30m, 30 - 36m và 36 - 42m, nhưng thực chất đây chỉ là các lớp chiều cao. Odum E. P (1971) [34] nghi ngờ sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600m ở Puecto Rico và cho rằng không có sự tập trung khối tán ở một tầng riêng biệt nào cả.
7 Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ giới nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu và được chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả. Các nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng còn phát triển mạnh mẽ khi các hàm toán học được đưa vào sử dụng để mô phỏng các quy luật kết cấu lâm phần. Rollet B. L. (1971) đã biểu diễn mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính ngang ngực, đường kính tán bằng các dạng phân bố xác xuất, Balley (1973) sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính thân cây loài Thông,... Tuy nhiên, việc sử dụng các hàm toán học không thể phản ánh hết những mối quan hệ sinh thái giữa các cây rừng với nhau và giữa chúng với hoàn cảnh xung quanh, nên các phương pháp nghiên cứu cấu trúc rừng theo hướng này không được vận dụng trong đề tài. Một vấn đề nữa có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng đó là việc phân loại rừng theo cấu trúc ngoại mạo [7]. Cơ sở phân loại rừng 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 hệ thống phân loại rừng theo hướng này có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO (1973)... Nhiều hệ thống phân loại rừng theo xu hướng này, khi nghiên cứu ngoại mạo của quần xã thực vật đã không tách khỏi hoàn cảnh sinh thái của nó, từ đó hình thành xu hướng phân loại rừng theo ngoại mạo sinh thái. 1.1.3. Nghiên cứu về tái sinh rừng Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện của nó là sự xuất hiện của một thế hệ câu con của những
8 loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng: dưới tán rừng, chỗ trống, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy. Vai trò lịch sử của lớp cây con này là thay thế thế hệ cây già cỗi. Vì vậy, tái sinh rừng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng chủ yếu là tầng cây gỗ. Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu thì hiệu quả tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. Sự tương đồng hay khác biệt giữa tổ thành lớp cây tái sinh tầng cây gỗ lớn đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Khi đề cập đến vấn đề điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống do Lowdermilk (1927) đề nghị, với diện tích ô đo đếm điều tra tái sinh từ 1 đến 4 m2. Với diện tích ô nhỏ nên việc đo đếm gặp nhiều thuận lợi nhưng số lượng ô phải đủ lớn và trải đều trên diện tích khu rừng mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Richards P. W (1952) [35] đã tổng kết việc nghiên cứu tái sinh trên các ô dạng bản và phân bố tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới. Để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (1955) 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. Một số tác giả nghiên cứu tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới châu Á như Bara (1954), Budowski (1956), có nhận định, dưới tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, nên việc đề xuất các biện pháp lâm sinh để bảo vệ lớp cây tái sinh dưới tán rừng là rất cần thiết. Nhờ những nghiên cứu này nhiều biện pháp tác động vào lớp cây tái sinh đã được xây dựng và đem lại hiệu quả đáng kể. Van Steenis (1956) [37] đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng nhiệt đới đó là tái sinh phân tán liên tục và tái sinh vệt (tái sinh lỗ trống). Hai đặc điểm này không chỉ thấy ở rừng nguyên sinh mà còn thấy ở cả rừng thứ sinh - một đối tượng rừng khá phổ biến ở nhiều nước nhiệt đới.
9 Khi nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên. Trong đó nhân tố ánh sáng (thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi, thảm tươi được đề cập thường xuyên. Baur G.N. (1962) [1] cho rằng, trong rừng nhiệt đới sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển của cây con còn đối với sự nảy mầm, ảnh hưởng này thường không rõ ràng. Ngoài ra, các tác giả nhận định, thảm cỏ và cây bụi có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây tái sinh. Mặc dù ở những quần thụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhưng chúng vẫn có ảnh hưởng đến cây tái sinh. Đối với rừng nhiệt đới, số lượng loài cây trên một đơn vị diện tích và mật độ tái sinh thường khá lớn. Số lượng loài cây có giá trị kinh tế thường không nhiều và được chú ý hơn, còn các loài cây có giá trị kinh tế thấp lại ít được quan tâm mặc dù chúng có vai trò sinh thái quan trọng. Vì vậy, khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên cần phải đề cập một cách đánh giá chính xác tình hình tái sinh rừng và có những biện pháp tác động phù hợp. Tóm lại, các công trình nghiên cứu được đề cập trên đây phần nào làm sáng tỏ việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên nói chung và đặc điểm sinh học, phân bố của cây Mắc khén nói riêng, đó là những cơ sở để lựa chọn cho việc nghiên cứu phân bố và tái sinh tự nhiên của cây Mắc khén trong đề tài này. 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học và phân bố của loài cây Mắc khén a. Đặc điểm sinh học của cây Mắc khén - Tên gọi, phân loại: Cây Mắc khén hay còn có tên gọi khác là cây Sẻn hôi, Cóc hôi, Hoàng mộc hôi, Vàng me thuộc chi Hoàng mộc (Zanthoxylum), họ Cam (Rutaceae), bộ Bò hòn (Sapindales) [2], [4], [17]. Còn theo tiếng của người dân tộc Thái Mắc khén nghĩa là quả của cây
10 khén, một loại cây thân gỗ, mọc tự nhiên trong những khu rừng ở Tây Bắc [25]. Mắc khén mọc hoang và được trồng tại một số tỉnh miền Bắc nước ta, nhiều nhất tại những vùng có núi đá vôi như Lạng Sơn, Cao Bằng, Hòa Bình, Hà Tây, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Tuyên Quang. Tại Hà Nội được trồng làm cây bóng mát tại một số tuyến phố [16]. - Hình thái, cấu tạo giải phẫu: Mắc khén là cây gỗ nhỡ, cao 14 - 18 m. Thân thẳng, vỏ có nhiều gai mọc. Cành non và chồi thường phủ lông màu vàng nhạt. Lá kép lông chim một lần lẻ có từ 13 - 15 lá chét, phiến lá chét hình trái xoan, đầu nhọn dần, dài 7-10 cm, rộng 4-7 cm. Mép lá răng cưa, mặt lá nhẵn bóng màu xanh nhạt. Cuống lá dài 2,0 - 3,0 cm, khi kết quả thường có gai nhỏ mọc xung quanh. Khi còn non toàn thân và cuống lá phủ nhiều gai nhỏ, thân có màu tím nhạt và khó phân biệt so với cây trưởng thành; Hoa mọc thành chùm màu xám trắng giống như hoa Xoan ta; mùa ra hoa tháng cuối tháng 6 đến đầu tháng 7, quả chín vào tháng 10-11 trong năm, mỗi cây mẹ từ tuổi 7 trở đi cho từ 24-27 kg/cây, trung bình sản lượng khoảng 16,8 kg/cây; quả hình tròn đường kính từ 0,3-0,4 cm, khi chín vỏ tách thành đôi và rơi xuông đất, cuống quả thô, dài 14-20 cm; hạt hình bầu dục dài 0,2 cm màu đen thẫm óng ánh, vỏ hạt khá cứng, dùng răng cắn có thể cảm thấy vị cay đặc trưng của loài gia vị này. Bề ngoài vỏ của cây Mắc khén màu xám nhạt loang lổ, gỗ màu vàng tươi có vòng năm phân biệt không rõ rệt, có sợi gỗ, gỗ mềm có mùi thơm [24]. b. Đặc điểm phân bố của cây Mắc khén Cây Mắc khén phân bố chủ yếu ở các tỉnh vùng Đông Bắc, Tây Bắc Việt Nam và một số nơi khác, thường gặp ở độ cao từ 600 - 1.500m so với mặt nước biển, phân bố ở kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm cây lá rộng xen