Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Nghiên cứu động thái phục hồi rừng sau nương rẫy tại Vườn Quốc gia Cúc Phương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:139

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là đánh giá chiều hướng và tốc độ phục hồi hệ sinh thái rừng sau nương rẫy tại Vườn Quốc gia Cúc Phương; đóng góp thêm cơ sở thực tiễn phục vụ công tác phục hồi và bảo tồn đa dạng sinh học tại Vườn Quốc gia Cúc Phương. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Lâm nghiệp: Nghiên cứu động thái phục hồi rừng sau nương rẫy tại Vườn Quốc gia Cúc Phương

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRƯƠNG QUANG BÍCH NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI PHỤC HỒI RỪNG SAU NƯƠNG RẪY TẠI VƯỜN QUỐC GIA CÚC PHƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP HÀ NỘI - 2008
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRƯƠNG QUANG BÍCH NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI PHỤC HỒI RỪNG SAU NƯƠNG RẪY TẠI VƯỜN QUỐC GIA CÚC PHƯƠNG CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC MÃ SỐ: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM XUÂN HOÀN HÀ NỘI - 2008
i MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU,CHỮ VIẾT TẮT ................................................. IV DANH MỤC BẢN ĐỒ ........................................................................................... IV DANH MỤC BIỂU ................................................................................................. IV DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. V LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................1 ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................2 CHƢƠNG 1................................................................................................................4 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................................................4 1.1 Trên thế giới .........................................................................................................4 1.2 Ở Việt Nam ..........................................................................................................6 CHƢƠNG 2..............................................................................................................10 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................................................................................10 2.1 Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu của đề tài. .......................................................10 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu. ....................................................................................10 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu. .....................................................................................10 2.2 Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu...................................................................11 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu. ..................................................................................11 2.2.2 Nội dung nghiên cứu. ...................................................................................11 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................12 2.3.1 Phương pháp luận tổng quát. .......................................................................12 2.3.2 Phương pháp thu thập số liệu. .....................................................................12 2.3.3 Phương pháp tính toán và đánh giá động thái của một số chỉ tiêu cần thiết. ...............................................................................................................................15
ii CHƢƠNG 3..............................................................................................................22 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ...................22 3.1 Điều kiện tự nhiên. ............................................................................................22 3.1.1 Vị trí địa lý. ...................................................................................................22 3.1.2 Lịch sử địa chất và địa hình. ........................................................................22 3.1.3 Thổ nhưỡng...................................................................................................25 3.1.4 Khí hậu thủy văn. ..........................................................................................26 3.1.5 Tài nguyên động thực vật rừng. ...................................................................29 3.2 Điều kiện xã hội. ................................................................................................32 CHƢƠNG 4..............................................................................................................33 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .....................................................33 4.1. Động thái các nhân tố cấu trúc quần xã.........................................................33 4.1.1. Biến đổi độ tàn che. .....................................................................................33 4.1.2 Biến đổi số lượng và mật độ tầng cây gỗ. ....................................................35 4.1.3 Biến đổi tổ thành tầng cây gỗ. ......................................................................38 4.1.4 Biến đổi đường kính bình quân. ...................................................................42 4.1.5 Biến đổi chiều cao bình quân. ......................................................................46 4.1.6 Biến đổi tổng tiết diện ngang. ......................................................................49 4.1.7 Biến đổi trữ lượng. .......................................................................................51 4.1.8 Biến đổi phân bố số cây theo đường kính (N/D). .........................................53 4.2 Động thái quá trình tái sinh rừng. ...................................................................56 4.2.1 Biến đổi mật độ cây tái sinh. ........................................................................56 4.2.2 Biến đổi tổ thành cây tái sinh. ......................................................................59 4.3 Động thái cây bụi thảm tƣơi. ............................................................................64 4.3.1 Biến đổi chiều cao trung bình và độ che phủ của lớp cây bụi thảm tươi. ....64 4.3.2. Biến đổi thành phần loài trong lớp cây bụi thảm tươi. ...............................65 4.4 Động thái một số nhóm vi sinh vật đất. ...........................................................68 4.5 Động thái biến đổi tiểu hoàn cảnh rừng. .........................................................73 4.5.1 Biến đổi tính chất lý, hóa học đất. ................................................................73 4.5.2 Biến đổi một số nhân tố tiểu khí hậu rừng.. .................................................75 CHƢƠNG 5..............................................................................................................79 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .........................................................................79
iii 5.1 Kết luận. .............................................................................................................79 5.2 Những vấn đề cần đƣợc nghiên cứu tiếp. ........................................................81 5.3 Khuyến nghị .......................................................................................................81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................82 PHẦN PHỤ LỤC.....................................................................................................90 PHỤ LỤC 1. .............................................................................................................91 CÁC PHỤ BIỂU ......................................................................................................91 PHỤ LỤC 2 ............................................................................................................128 MỘT SỐ ẢNH CHỤP TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU........................128
iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU,CHỮ VIẾT TẮT IUCN Hiệp hội Bảo tồn Thiên nhiên quốc tế NN và PTNT Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ÔTC Ô tiêu chuẩn định vị lập trong rừng phục hồi ÔTN Ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời lập trong rừng già VQG Vƣờn quốc gia VSV Vi sinh vật DANH MỤC BẢN ĐỒ TT TÊN BẢN ĐỒ Trang 3.1 Vị trí Vƣờn Quốc gia Cúc Phƣơng trong hệ thống các khu 23 bảo tồn thiên nhiên Việt Nam 3.2 Địa hình Vƣờn Quốc gia Cúc Phƣơng và vị trí đặt các ô 24 tiêu chuẩn định vị 3.3 Thảm thực vật Vƣờn Quốc gia Cúc Phƣơng 31 DANH MỤC BIỂU TT TÊN BIỂU Trang 2.1 Ký hiệu độ nhiều của thực bì theo Drude 19 3.1 Các chỉ tiêu khí hậu cơ bản khu vực Vƣờn Quốc gia Cúc 27 Phƣơng 3.2 Số lƣợng Taxon trong các ngành thực vật bậc cao ở Cúc 29 Phƣơng 3.3 Mƣời họ có số loài lớn nhất Cúc Phƣơng 30 4.1 Biến đổi độ tàn che trên các ô tiêu chuẩn định vị 33 4.2 Các loài thực vật phụ sinh và ký sinh 34 4.3 Biến đổi mật độ tầng cây gỗ 35 4.4 Biến đổi số cây bổ sung, cây chết và cây tăng thêm 36 4.5 Biến đổi số loài cây gỗ 38 4.6 Tổng hợp quá trình biến đổi tổ thành loài cây gỗ 40 4.7 Biến đổi đƣờng kính bình quân 43
v 4.8 Biến đổi đƣờng kính bình quân theo tuổi rừng phục hồi 43 4.9 Biến đổi chiều cao bình quân 46 4.10 Biến đổi tổng tiết diện ngang cây gỗ 49 4.11 Biến đổi tổng trữ lƣợng 52 4.12 Các hệ số trong phân bố N/D theo hàm khoảng cách 54 4.13 Biến đổi mật độ cây tái sinh 56 4.14 Ảnh hƣởng của chiều cao lớp cây bụi thảm tƣơi đến số lƣợng 58 cây tái sinh 4.15 Biến đổi số loài cây tái sinh 59 4.16 Ảnh hƣởng của độ tàn che đến số lƣợng loài tái sinh chịu bóng 60 4.17 So sánh một số chỉ tiêu giữa rừng phục hồi với rừng già đối 62 chứng 4.18 Biến đổi chiều cao và độ che phủ của lớp cây bụi, thảm tƣơi 64 4.19 Biến đổi thành phần loài chủ yếu trong lớp cây bụi thảm tƣơi 66 4.20 Kết quả phân tích tổng hợp 5 nhóm VSV đất tại VQG Cúc 69 Phƣơng 4.21 Biến đổi tính chất lý hóa học đất 73 4.22 Độ ẩm không khí bình quân 76 4.23 Nhiệt độ không khí trung bình 77 4.24 Nhiệt độ đất trung bình 78 DANH MỤC HÌNH TT TÊN HÌNH Trang 2.1 Sơ đồ một ô điều tra định vị 13 3.1 Biểu đồ khí hậu Gaussen - Walter khu vực Cúc Phƣơng 28 4.1 Biến đổi đƣờng kính cây gỗ 46 4.2 Biến đổi chiều cao cây gỗ 48 4.3 Tăng trƣởng tổng tiết diện ngang 51 4.4 Tăng trƣởng trữ lƣợng 53 4.5 Phân bố số cây theo đƣờng kính (N/D) 55
1 LỜI CẢM ƠN Sau ba năm học tập tại khoa Đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu động thái phục hồi rừng sau nương rẫy tại Vườn Quốc gia Cúc Phương”. Trong quá trình học tập và triển khai đề tài, tôi nhận được rất nhiều sự giúp đỡ nhiệt tình và chân thành của các thầy cô giáo tham gia giảng dậy khóa học của tôi và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Xuân Hoàn, người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi nghiên cứu và hoàn thành đề tài. Xin chân thành cảm ơn các Giáo sư, Tiến sỹ, các Cán bộ giảng dậy đã tham gia giảng dậy và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập; xin cảm ơn tới Ban Giám hiệu và khoa đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Lâm nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi học tập tại Trường. Xin cảm ơn tới Ban Giám đốc, các cán bộ khoa học tại Trạm Nghiên cứu và Phòng Khoa học và Hợp tác quốc tế Vườn Quốc gia Cúc Phương, cảm ơn tới tất cả đồng nghiệp và bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Mặc dù đã rất cố gắng trong khi thực hiện luận văn nhưng do kiến thức có hạn, điều kiện về thời gian và tư liệu tham khảo còn hạn chế nên chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn. Hà Nội, tháng 9 năm 2008 Trƣơng Quang Bích
2 ĐẶT VẤN ĐỀ Chúng ta đang sống trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, nhu cầu về lâm sản cũng như các sản phẩm ngoài gỗ ngày càng lớn. Mặt khác tốc độ tăng dân số đang rất cao nên nhu cầu khai phá thêm các vùng đất làm nương rẫy, khai thác gỗ xây dựng nhà cửa, khai thác củi làm chất đốt, khai thác dược liệu để chữa bệnh và bồi bổ sức khỏe...đã làm cho diện tích rừng ngày càng thu hẹp, chất lượng rừng ngày càng xuống cấp, đa dạng sinh học ngày càng suy giảm. Đứng trước thực trạng báo động đó, chính phủ đã đề ra nhiều chính sách và giải pháp nhằm phục hồi lại những diện tích rừng đã bị mất trong đó có giải pháp khoanh nuôi phục hồi rừng. Nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này cũng đã được triển khai và thu được những kết quả rất thiết thực. Ở nước ta đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu khả năng tái sinh của cây rừng cũng như khả năng phục hồi các hệ sinh thái rừng sau khi rừng bị tàn phá hoặc khai thác kiệt. Những nghiên cứu này không chỉ đáp ứng mối quan tâm về mặt khoa học mà còn cung cấp những cơ sở thực tiễn quan trọng cho việc ứng dụng trong lâm sinh và bảo tồn thiên nhiên. 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. Các thế hệ cây gỗ luôn sinh trưởng và phát triển để rồi thay thế lẫn nhau làm cho rừng luôn luôn vận động trước khi đạt đến sự cân bằng tương đối ở thời kỳ cao đỉnh khí hậu. Đặc điểm sinh vật học, sinh thái học của loài cây, điều kiện địa lý, thổ nhưỡng và tiểu hoàn cảnh rừng là cơ sở tự nhiên quan trọng có tác dụng quyết định chi phối sự hình thành nên những qui luật diễn thế rừng. Ở các vùng địa lý khác nhau, diễn thế rừng diễn ra khác nhau. Để nghiên cứu tương đối đầy đủ và hệ thống động thái diễn thế phục hồi rừng ở một quần xã nào đó đòi hỏi phải nghiên cứu và theo dõi trên các ô định vị trong một thời gian khá dài. Những nghiên cứu của các tác giả trước đây về động thái phục hồi rừng chủ yếu thu thập số liệu trong một thời gian ngắn và thường không theo dõi được từ khi rừng mới phục hồi. Trong trường hợp
3 này các tác giả thường dùng phương pháp lấy không gian thay thế thời gian. Vì thế chưa phản ánh thật khách quan những biến đổi nội tại và những qui luật diễn ra trên một đối tượng nghiên cứu. Mặt khác, các đối tượng nghiên cứu thường bị tác động ngoài mong muốn, thậm chí bị phá hủy sau một thời gian không lâu nên khó theo dõi lâu dài được. Vườn Quốc gia Cúc Phương là đơn vị bảo tồn thiên nhiên đầu tiên ở Việt Nam. Trước đây, ở khu vực Trung tâm Vườn có 8 xóm dân sinh sống. Từ năm 1988 đến năm 1995 nhân dân các xóm này đã chuyển ra định cư ở khu vực vùng đệm của Cúc Phương và để lại một diện tích nương rẫy khá lớn ở khu vực Trung tâm. Vấn đề phục hồi lại các hệ sinh thái rừng đã bị phá để làm nương rẫy tại đây là nhiệm vụ quan trọng của Vườn Quốc gia Cúc Phương nhằm phục hồi đa dạng sinh học đã mất tại khu vực này. Nhận thấy đây là một hiện trường lý tưởng để nghiên cứu diễn thế phục hồi rừng sau nương rẫy nhằm bổ sung thêm hiểu biết về động thái phục hồi rừng bởi lẽ có thể nghiên cứu ngay từ những năm đầu khi rừng mới phục hồi mà những nghiên cứu trước đây ít khi triển khai được. Mặt khác khu vực này lại được bảo vệ nghiêm ngặt tránh sự tác động phá hoại trực tiếp từ con người nên vẫn bảo toàn được những qui luật diễn thế nội tại của nó và có thể theo dõi, nghiên cứu lâu dài. Những nghiên cứu này cũng góp thêm cơ sở thực tiễn cho công tác phục hồi và bảo tồn đa dạng sinh học tại Vườn Quốc gia Cúc Phương. Từ thực tế đó tác giả đã chọn đề tài nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp cao học của mình là: “ Nghiên cứu động thái phục hồi rừng sau nương rẫy tại Vườn Quốc gia Cúc Phương”.
4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên thế giới Nghiên cứu tái sinh và diễn thế rừng đã được tiến hành ở rất nhiều khu vực trên thế giới từ hàng trăm năm trước, tuy nhiên nghiên cứu tái sinh rừng nhiệt đới mới được quan tâm nghiên cứu từ những năm 1930 trở lại đây. Căn cứ vào đặc điểm của quá trình tái sinh, Van Stenis (1956) đã phân biệt hai kiểu tái sinh phổ biến đó là kiểu tái sinh phân tán, liên tục dưới tán rừng của các loài cây chịu bóng và kiểu tái sinh theo vệt trên các lỗ trống của các loài cây ưa sáng (dẫn theo Thái Văn Trừng, 1978 [72]; Phùng Ngọc Lan, 1986 [37]). Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tái sinh rừng: ánh sáng, độ ẩm đất, thảm mục, độ dầy đặc của thảm tươi, khả năng phát tán hạt..., trong đó ánh sáng được coi là yếu tố chủ đạo có vai trò điều khiển quá trình tái sinh tự nhiên [2], [53]. P.W.Richards (1952) [53] đưa ra nhận xét rằng ở rừng nhiệt đới, sự phân bố số lượng cá thể của các loài trong các lớp cây tái sinh có kích thước rất khác nhau. Phần lớn các loài cây ưu thế ở tầng trên trong rừng nguyên sinh thường có rất ít thậm chí vắng mặt ở những tầng thấp hay cấp thể tích nhỏ. Ngược lại ở những rừng đơn ưu lại có đầy đủ đại diện ở các lớp kích thước. Theo tác giả, sự phân bố này do đặc tính di truyền của các loài cây được thể hiện ở khả năng sinh sản và tập tính của chúng trong các giai đoạn phát triển. H. Lamprecht (1989) [79] căn cứ vào nhu cầu sử dụng ánh sáng của các loài cây trong quá trình tái sinh cũng như trong suốt quá trình sống của chúng để phân chia cây rừng nhiệt đới thành nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bán chịu bóng và nhóm cây chịu bóng. Do tính chất tái sinh tự nhiên của rừng mưa nhiệt đới phức tạp nên phần lớn các nghiên cứu thường tập trung ở một số loài cây mục đích có giá trị kinh tế. Việc nghiên cứu diễn thế phục hồi các thảm thực vật theo thời gian tức là nghiên cứu động thái phục hồi rừng đã được tiến hành từ đầu thế kỷ XIX. De Luc (1809) đã mô tả sự thay đổi thực vật ở môi trường ẩm ở Bắc nước Đức. Kener
5 (1863) đã mô tả quá trình diễn thế thảm thực vật ở khu vực ranh giới núi cao từ khi có một số loài cây cư trú đầu tiên đến giai đoạn các nhóm đỗ quyên đến sinh sống được coi là “khâu chót trong dây chuyền chuyển hóa”. Cowler (1899) là người đầu tiên nghiên cứu một cách cơ bản diễn thế thảm thực vật trên những diện tích đất lộ ra sau khi mực nước hạ thấp ở vùng hồ Michigan [56]. Tuy nhiên, mãi đến đầu thế kỷ XX khái niệm về diễn thế mới lần lượt được các nhà khoa học làm rõ. Theo Clement (1916) thì diễn thế là sự phát triển của tất cả các quần xã thực vật hướng về một trạng thái cuối cùng bền vững do khí hậu quyết định [56]. Theo P.W. Richards (1952) [53], đối với rừng mưa, diễn thế là sự phát triển tiếp theo từng giai đoạn hay quá trình diễn thế qua một loạt các quần lạc thực vật dẫn tới bước kiến lập rừng mưa cao đỉnh. Về phương diện sinh thái học, diễn thế là quá trình thay thế kế tiếp nhau quần xã này bằng quần xã khác trong từng vùng cho đến khi có quần xã ổn định [2].Tuy nhiên, nhiều nơi do hoạt động của con người hay do cháy rừng đã làm cho diễn thế đi vào “ngõ cụt” như quần xã Imperata cylindrica do cháy rừng tạo nên (Dẫn theo Nguyễn Văn Sinh) [56]. Có nhiều công trình nghiên cứu về diễn thế đã được công bố. Ở vùng nhiệt đới đáng chú ý nhất là tác phẩm “Rừng mưa nhiệt đới” của P. W. Richards (1952). Ông đã mô tả quá trình diễn thế nguyên sinh, thứ sinh cả trên cạn và dưới nước ở nhiều châu lục. Ông cho rằng quá trình diễn thế thứ sinh trên cạn lập lại quá trình tái sinh tự nhiên trên các lỗ trống trong rừng nguyên sinh trên diện rộng. So sánh với quá trình diễn thế nguyên sinh, ông cho rằng hai quá trình này về cơ bản là tương tự nhau. Đất càng bị phá hủy thì quá trình diễn thế thứ sinh càng giống với quá trình diễn thế nguyên sinh trên cạn [53]. Trên thế giới cũng đã có rất nhiều nghiên cứu diễn thế được tiến hành ở miền ôn đới. THORNBURGH (1981): Đã nghiên cứu diễn thế ở các khu rừng hỗn giao thường xanh ở Tây- Bắc California và rút ra kết luận rằng: mật độ tương đối của các
6 loài cây ở thời kỳ đầu của quá trình diễn thế phụ thuộc vào kiểu và mức độ chặt phá, vào mật độ của chồi rễ, vào nguồn hạt có được và vào những điều kiện lập địa. Tất cả những giai đoạn phát triển sau đó về lâu dài đều dẫn đến rừng hỗn giao thường xanh, là rừng cao đỉnh khí hậu tương ứng với điều kiện lập địa. Những nghiên cứu ở Viện nghiên cứu về rừng của Phần Lan trong khoảng thời gian từ 1971 đến 1983 (JUKOLA - SULONEN, 1983) đã cho thấy, ở những phần nằm gần rừng của các diện tích thí nghiệm, số lượng cá thể thuộc các loài cây gỗ ở những nơi trước đó có rừng thứ sinh tiến triển nhanh hơn (dẫn theo Nguyễn Văn Sinh) [56]. STICKNEY (1986) đã nghiên cứu diễn thế sau một vụ cháy ở Bắc Idaho (USA) phát hiện thấy trên những khu trước đây có rừng thứ sinh phát triển tốt thì có các loài cây tiên phong chiếm ưu thế, trong khi ở những khu trước đó rừng thứ sinh còn chưa khép tán ưu thế lại thuộc về các loài sống sót [56]. BURSCHEL và HUSS (1997) nhấn mạnh rằng diễn thế không phải bao giờ cũng đi theo quy luật mà thường do những yếu tố ngẫu nhiên của điều kiện ban đầu quyết định [56]. WHITHMORE (1975): Khi phân tích sự phát triển của thảm thực vật thứ sinh, trên các khu nương rẫy ở Viễn Đông đã nhấn mạnh rằng khoảng thời gian để các khu rừng thứ sinh đạt được thành phần loài giống như rừng nguyên sinh không phải chỉ là mấy chục năm mà hàng trăm năm. Các khu rừng thuần loại được tạo bởi những loài mà hạt của chúng có thể nảy mầm mà trụ được trên các khu đất trống vào thời điểm phù hợp [56]. 1.2 Ở Việt Nam Chuyên đề tái sinh rừng đã được Viện Điều tra qui hoạch rừng tiến hành từ những năm 1960 tại một số khu rừng trọng điểm thuộc các tỉnh Quảng Ninh, Yên Bái, Nghệ An, Hà Tĩnh và Quảng Bình. Các kết quả được Nguyễn Vạn Thường (1991) [71] tổng kết và đưa ra kết luận rằng, hiện tượng tái sinh dưới tán rừng của các loài cây gỗ đã tiếp diễn liên tục, không mang tính chu kỳ.
7 Thái Văn Trừng (1978) [72] nhận định rằng ánh sáng là nhân tố sinh thái khống chế và điều khiển quá trình tái sinh tự nhiên cả ở rừng nguyên sinh và rừng thứ sinh. Nguyễn Văn Trương (1983) đã đề cập đến mối quan hệ giữa lớp cây tái sinh với tầng cây gỗ và quy luật đào thải tự nhiên trong quá trình tái sinh tự nhiên dưới tán rừng [74]. Nguyễn Ngọc Lung và cộng sự (1993) [39] có nhận xét rằng nghiên cứu quá trình tái sinh tự nhiên cho phép nắm vững các điều kiện cần và đủ để hướng sự can thiệp của con người đi đúng hướng. Quá trình đó tùy thuộc vào mức độ tác động của con người mà ta thường gọi là xúc tiến tái sinh tự nhiên, với mức cao nhất là tái sinh nhân tạo. Theo tác giả, quá trình tái sinh tự nhiên phụ thuộc vào 3 yếu tố chính sau: - Nguồn hạt giống, khả năng phát tán trên một đơn vị diện tích. - Điều kiện để hạt có thể nẩy mầm, bám rễ (nhiệt độ, độ ẩm, thảm tươi v.v.). - Điều kiện để cây mạ, cây con sinh trưởng và phát triển (đất, nước, ánh sáng). Đinh Quang Diệp (1993) [14] nghiên cứu quá trình tái sinh tự nhiên dưới rừng khộp vùng Ea-Sup, Đắc Lắc kết luận rằng: độ tàn che của rừng, thảm mục, độ dày đặc của thảm tươi, điều kiện lập địa là những nhân tố có ảnh hưởng sâu sắc lên số lượng và chất lượng cây con tái sinh dưới tán rừng. Về quy luật phân bố cây trên mặt đất, tác giả nhận định khi tăng diện tích điều tra lên thì lớp cây tái sinh có phân bố theo cụm. Thành phần lớp cây tái sinh tự nhiên trong các trạng thái thực bì khác nhau và đặc điểm chung về cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy ở một số vùng sinh thái từ Bắc, Trung, Nam của nước ta đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu như Thái Văn Trừng (1978) [72], Trần Ngũ Phương (1971) [49], Lê Đồng Tấn (1996) [61], Nguyễn Ngọc Lung (1993) [39], Hà Văn Tuế (1995) [76]... và được Phạm Xuân Hoàn (2004) [28] tổng kết thành quan điểm chung, đó là sự thay đổi tổ thành loài cây phục hồi theo thời gian là một quá trình chiếm cứ và cạnh tranh, chọn lọc tự nhiên giữa các loài với nhau và giữa các loài với hoàn cảnh sinh thái.
8 Những nghiên cứu về diễn thế cho đến nay còn rất hạn chế. Trần Ngũ Phương (1970) [49], trong công trình “Bước đầu nghiên cứu rừng miền Bắc Việt Nam” đã đưa ra sơ đồ diễn thế suy thoái hay tiến hóa một số kiểu rừng ở miền Bắc nước ta. Tác giả nhận định: diễn thế là quá trình lâu dài, bao gồm nhiều giai đoạn. Mỗi giai đoạn là một mắt xích, tập hợp các mắt xích đó tạo thành chuỗi diến thế. Đất đai càng thoái hóa chuỗi diễn thế càng dài, ngược lại đất đai càng ít bị thoái hóa chuỗi diễn thế càng ngắn. Theo Thái Văn Trừng (1978) [72], quá trình diễn thế thứ sinh diễn ra khi các quần xã rừng nguyên sinh bị tác động làm thay đổi hoặc bị phá hủy. Quá trình diễn ra không khác gì sự phát triển trên diện rộng ở phương thức tái sinh theo vệt trên các lỗ trống trong quần thể rừng nguyên sinh. Căn cứ vào mức độ thoái hóa của đất tác giả đã phân chia diễn thế thứ sinh làm 2 loạt: loạt trên đất rừng còn nguyên trạng và loạt trên đất rừng thoái hóa. Phạm Xuân Hoàn (2004) [28] đưa ra nhận xét, bất kể quần xã thực vật nào tái sinh sau nương rẫy đều là trạng thái trung gian trong chuỗi diễn thế thứ sinh. Quá trình phục hồi rừng này phụ thuộc chặt chẽ vào mức độ thoái hóa đất sau canh tác nông nghiệp và nguồn giống Trần Đình Lý, Đỗ Hữu Thư, Lê Đồng Tấn (1997) [46] cho rằng diễn thế phục hồi thảm thực vật sau cháy rừng ở Phan Si Pan diễn ra rất chậm, có thể kéo dài 200- 300 năm. Phục hồi rừng tự nhiên là vấn đề được nhiều nhà khoa học trong nước và ngoài nước quan tâm nghiên cứu. Về thực chất, phục hồi rừng tự nhiên là quá trình diễn thế thứ sinh phục hồi thảm thực vật. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc tìm hiểu quy luật của quá trình diễn thế. Những kết quả nghiên cứu về lĩnh vực này là cơ sở khoa học cho việc xác định các giải pháp lâm sinh trong việc xúc tiến tái sinh rừng. Nhìn chung các công trình nghiên cứu về diễn thế tái sinh rừng trên đây mới đề cập một số nội dung liên quan đến đề tài. Những vấn đề này gần đây được nhiều tác giả quan tâm hơn. Xu hướng nghiên cứu cũng chuyển dần từ định tính sang định lượng, từ nghiên cứu lý thuyết sang ứng dụng thực tiễn. Tuy vậy, chưa có những
9 nghiên cứu phân tích định lượng về diễn thế được theo dõi lâu dài trên các ô định vị. Việc nghiên cứu động thái phục hồi rừng sau nương rẫy ở Cúc Phương được theo dõi trên các ô định vị và tiến hành khá sớm sau khi nương rẫy bỏ hóa sẽ góp phần làm sáng tỏ thêm những qui luật diễn thế phục hồi rừng nói chung và đóng góp tích cực vào việc bảo tồn nguồn gien, bảo tồn đa dạng sinh học và phục hồi các hệ sinh thái rừng đã bị phá hủy tại Vườn quốc gia Cúc Phương.
10 CHƢƠNG 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu của đề tài. 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu. * Mục tiêu chung: - Bổ sung hiểu biết về động thái phục hồi hệ sinh thái rừng sau nương rẫy * Mục tiêu cụ thể: - Đánh giá chiều hướng và tốc độ phục hồi hệ sinh thái rừng sau nương rẫy tại Vườn Quốc gia Cúc Phương; - Đóng góp thêm cơ sở thực tiễn phục vụ công tác phục hồi và bảo tồn đa dạng sinh học tại Vườn Quốc gia Cúc Phương. 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu. Từ năm 1995 trở về trước, tại khu vực Trung tâm Vườn Quốc gia Cúc Phương (nằm dọc thung lũng kẹp giữa hai dẫy núi đá vôi chạy từ khu vực sông Bưởi phía Tây Bắc Vườn về phía cổng Vườn ở phía phía Tây Nam) có 8 xóm dân sinh sống. Từ năm 1988 - 1995 cả 8 xóm dân này chuyển ra định cư ngoài ranh giới Vườn. Tại xóm Bống, xóm Mền, xóm Đăn, và xóm Đồng Cơn nhân dân chuyển hết ra ngoài ranh giới Vườn trong năm 1988. Xóm Đang và xóm Mạc nhân dân chuyển hết trong năm 1990. Xóm Cui trên và xóm Cui dưới nhân dân chuyển hết trong năm 1995. Khu vực các xóm dân này sinh sống có canh tác nương rẫy, trồng lúa nước và có diện tích thổ cư. Nếu xét về qui mô diện tích thì diện tích nương rẫy chiếm tỷ trọng khoảng trên 3/4 tổng diện tích mà 8 xóm dân này đã canh tác và định cư. Sau khi nhân dân chuyển đi, toàn bộ diện tích khu vực này đang phục hồi lại rừng. Như vậy tại khu vực trung tâm Vườn Quốc gia Cúc Phương rừng đang phục hồi trên ba trạng thái. Đó là phục hồi rừng sau nương rẫy, phục hồi rừng trên đất thổ cư và phục hồi rừng trên đất ruộng.
11 Đề tài này chỉ giới hạn phạm vi nghiên cứu trong ranh giới Vườn Quốc gia Cúc Phương, ở khu vực Trung tâm nơi rừng phục hồi sau nương rẫy từ khi nhân dân chuyển ra định cư bên ngoài ranh giới Vườn. 2.2 Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu. 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu. Rừng phục hồi sau nương rẫy từ năm 1988 tại khu vực xóm Đăn và xóm Bống (ÔTC2 và ÔTC3) Rừng phục hồi sau nương rẫy từ năm 1990 tại khu vực xóm Đang (ÔTC1). Rừng phục hồi sau nương rẫy từ năm 1995 tại khu vực xóm Cui (ÔTC4). Rừng tự nhiên gần các địa điểm rừng phục hồi nêu trên được nghiên cứu như là đối chứng so sánh và là nơi cung cấp nguồn giống kề cận. 2.2.2 Nội dung nghiên cứu. Đề tài nghiên cứu 5 nội dung chính: 2.2.2.1 Động thái của các nhân tố cấu trúc quần xã. - Biến đổi độ tàn che; - Biến đổi số lượng và mật độ tầng cây gỗ; - Biến đổi tổ thành tầng cây gỗ; - Biến đổi đường kính bình quân; - Biến đổi chiều cao bình quân; - Biến đổi tổng tiết diện ngang; - Biến đổi trữ lượng; - Biến đổi phân bố số cây theo đường kính (N/D). 2.2.2.2 Động thái quá trình tái sinh rừng. - Biến đổi số lượng và mật độ cây tái sinh; - Biến đổi tổ thành cây tái sinh. 2.2.2.3 Động thái cây bụi thảm tƣơi. - Biến đổi chiều cao bình quân và độ che phủ của lớp cây bụi thảm tươi;
12 - Biến đổi tổ thành lớp cây bụi thảm tươi. 2.2.2.4 Động thái một số nhóm vi sinh vật đất. - Xác định thành phần và mật độ các chủng vi nấm trong đất; - Xác định thành phần và mật độ các chủng xạ khuẩn trong đất; - Xác định thành phần và mật độ các chủng vi khuẩn trong đất; - Xác định thành phần và mật độ các chủng vi sinh vật phân giải lân; - Xác định thành phần và mật độ các chủng nấm nội cộng sinh. 2.2.2.5 Động thái tiểu hoàn cảnh rừng. - Biến đổi chiều dầy các lớp đất và tính chất lý, hóa học của đất rừng; - Biến đổi một số nhân tố tiểu khí hậu rừng. 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp luận tổng quát. Diễn thế rừng là quá trình phục hồi lại rừng trên những diện tích đã bị mất rừng, biểu hiện đặc trưng của diễn thế rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi trước đây đã có rừng. Đó là quá trình chọn lọc tự nhiên, là quá trình biến đổi tổ thành tầng cây cao kéo theo sự thay đổi cả hệ sinh thái rừng. Tái sinh rừng thúc đẩy quá trình tự điều chỉnh giúp cân bằng sinh học trong rừng, đảm bảo cho rừng tồn tại liên tục. Tái sinh và diễn thế rừng là biểu hiện của qui luật phủ định biện chứng, là sự vận động đi lên theo đường xoáy trôn ốc giúp cho hệ sinh thái rừng luôn vận động và phát triển đạt đến cao đỉnh khí hậu. 2.3.2 Phương pháp thu thập số liệu. * Xác định ô tiêu chuẩn định vị. - Điều tra theo tuyến, kết hợp điểm để xác định vị trí đặt ô tiêu chuẩn định vị. Lập ô tiêu chuẩn định vị (ÔTC) có diện tích 1 ha (100m x 100m) ở 4 vị trí khác nhau. Sau đây là vị trí đặt các ô tiêu chuẩn định vị; thời gian rừng phục hồi tính từ khi rừng bắt đầu phục hồi đến khi xác lập ÔTC để thu thập số liệu: + ÔTC1: Ở khu vực xóm Đang, rừng phục hồi được 7 năm (1990 -1997).