Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ ptnt Trêng ®¹i häc l©m nghiÖp TrÇn thÞ thuý nga Nghiªn cøu cÊu tróc rõng tù nhiªn thuéc khu b¶o tån thiªn nhiªn pï huèng, tØnh nghÖ an C[.]
0 Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp ptnt Trờng đại học lâm nghiệp Trần thị thuý nga Nghiªn cøu cÊu tróc rõng tù nhiªn thc khu bảo tồn thiên nhiên pù huống, tỉnh nghệ an Chuyên ngành: Lâm học Mà số: 60.62.60 luận văn thạc sỹ khoa häc l©m nghiƯp Ngêi híng dÉn khoa häc: Gs.ts vũ tiến hinh Hà nội, 2009 đặt vấn đề Rừng yếu tố môi sinh không thay đợc, điều thể chức phòng hộ, trì cân sinh thái, bảo vệ đa dạng sinh học, bảo tồn nguồn gen, cung cấp lâm sản, thực phẩm dợc phẩm đáp ứng nhu cầu cđa ngêi Tuy nhiªn, diƯn tÝch rõng ThÕ giíi nói chung Việt nam nói riêng đà giảm đáng kể, nguyên nhân ngời đốt rừng làm nơng rẫy, khai thác mức lạm vào vốn rừng Nếu năm 1945 diện tích rừng nớc 14.3 triệu ha, độ che phủ chiếm 43% năm 1993 diện tích rừng 9.3 triệu ha, độ che phủ 28%; năm 2005 diện tích rừng 12.6 triƯu ha, ®é che phđ 37% [18] DiƯn tÝch rừng năm gần có tăng lên nhng chủ yếu rừng trồng loài cấu trúc tổ thành đơn giản, loài quý hiếm, tính ổn định bảo vệ môi trờng thấp cha đảm bảo đợc độ an toàn sinh thái (độ che phủ 43%) Nạn rừng diễn liên tục nhiều thập kỷ qua đà làm cho nhiều khu rừng lớn bị chia cắt thành mảng rừng nhỏ bị khai thác mức làm cấu trúc rừng biến ®ỉi theo chiỊu híng xÊu ViƯc mÊt rõng kh«ng chØ làm cho diện tích đất trống đồi núi trọc tăng lên, làm suy giảm tính đa dạng sinh học, số loài thực vật, động vật có nguy bị tuyệt chủng mà ảnh hởng nghiêm trọng đến sống ngời dân miền đất nớc nh : Thiếu nớc sản xuất, khí hậu biến đổi, hạn hán, lũ lụt thờng xuyên xảy Trớc tình hình Đảng Nhà nớc ta đà thực số chủ trơng , sách biện pháp nhằm bảo vệ phát triển rừng lợi ích cộng đồng Ngày 03 tháng 12 năm 2004, kỳ họp thứ 6, Quốc hội nớc cộng hoà xà hội chủ nghĩa Việt nam khoá XI đà thông qua Luật bảo vệ phát triển rừng; Ngày 17/9/2003 Thủ tớng phủ ban hành định số 192/2003/ QĐ-TTg việc phê duyệt chiến lợc hệ thống quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Việt nam đến năm 2010, với mục tiêu bảo tồn đa dạng sinh học bảo tồn nguồn gen loài động vật, thực vật quý trớc nguy bị tuyệt chủng Một vấn đề đặt làm để quản lý đợc khu bảo tồn thiên nhiên cách tốt Để có biện pháp kinh doanh, quản lý, bảo vệ tác động cho rừng phát triển theo hớng có lợi đòi hỏi trớc hết phải có hiểu biết sâu sắc cấu trúc, chức năng, sức sản xuất, động thái độ ổn định sinh thái hệ sinh thái rừng tự nhiên Việc định lợng quy luật cấu trúc rừng để từ xây dựng cấu trúc ổn định, tiếp cận với cấu trúc tối u đề xuất biện pháp tác động thích hợp cho số kiểu rừng, điều kiện lập địa yêu cầu cấp thiết thực tiễn Khu bảo tồn thiên nhiên Pù thuộc tỉnh Nghệ an, đợc thành lập theo Quyết định số194 QĐ/CT ngày 9/8/1986 Chủ tịch Hội ®ång Bé trëng (nay lµ ChÝnh phđ) Tỉng diƯn tÝch tự nhiên 40127.7ha; có nhiệm vụ: Bảo vệ nghiêm ngặt vùng lõi khu bảo tồn, phục hồi phát triển rừng, nghiên cứu khoa học bảo tồn đa dạng sinh học, tham gia phát triển kinh tế xà hội vùng đệm để giảm áp lực khai thác tài nguyên rừng vùng lõi Nghiên cứu đặc điểm tài nguyên thực vật rừng để có sở khoa học xây dựng chơng trình quản lý, bảo vệ, phát triển bền vững tài nguyên rừng công việc cần thiết phải tiến hành Xuất phát từ thực tế đó, đề xuất thực đề tài Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên thuộc khu bảo tồn thiên nhiên Pù Huống, tỉnh Nghệ An Kết nghiên cứu sở đề xuất biện pháp nhằm quản lý, bảo vệ phát triển bền vững tài nguyên rừng Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Huống, tỉnh nghệ an Chơng Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Lịch sử nghiên cứu Trên giới nh Việt nam, từ năm đầu kỷ XX, nhà khoa học đà nghiên cứu quy luật cấu trúc làm sở đề xuất biện pháp tác động nhằm nâng cao chức rừng Những nghiên cứu từ định tính dần chuyển sang định lợng với ứng dụng toán học thống kê tin học đà mở hớng phát triển nghiên cứu lâm sinh học đại Tuy nhiên hệ sinh thái rừng ma đối tợng đa dạng, phong phú phức tạp; đặc biệt rừng ma ẩm nhiệt đới Việt nam 1.1.1 Trên giới 1.1.1.1 Cơ sở sinh thái học Cấu trúc rừng khái niệm dùng để quy luật xếp tổ hợp thành phần cấu tạo nên quần xà thực vật rừng theo không gian thời gian (Phùng Ngọc Lan, 1986) Trên quan điểm sinh thái, cấu trúc rừng hình thức bên phản ánh nội dung bên hệ sinh thái Nhiều nhà khoa học đà nghiên cứu vấn đề sinh thái cấu trúc rừng, tiêu biểu Baur G.N (1964) [1] Odum E.P (1971) [20] Các tác giả đà đề cập đến vấn đề sinh thái nói chung sinh thái cho kinh doanh rừng ma nói riêng Qua làm sáng tỏ khái niệm hệ sinh thái rừng, sở để nghiên cứu nhân tố cấu trúc rừng quan điểm sinh thái học 1.1.1.2 Nghiên cứu cấu trúc rừng - Về hình thái cđa cÊu tróc rõng ma Richards P.W (1952) [24] ®· phân biệt tổ thành thực vật rừng ma thành hai loại, rừng ma có tổ thành loài phức tạp rừng ma đơn u có tổ thành loài đơn giản, trờng hợp đặc biệt rừng ma đơn u bao gồm vài loài Richards P.W (1952) [24], Catinot.R (1965) [2], Plaudy J [21] đà biểu diễn hình thái cấu trúc rừng phẫu diện đồ ngang đứng - Nghiên cứu định lợng cấu trúc rừng + Về cấu trúc tầng thứ Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên có nhiều ý kiến khác nhau, có tác giả cho rằng, kiểu rừng có tầng gỗ mà Ngợc lại, nhiều tác giả cho rừng rộng thờng xanh có từ 3-5 tầng gỗ Tuy nhiên, hầu hết tác giả nghiên cứu tầng thứ rừng tự nhiên nhắc đến phân tầng nhng dừng lại nhận xét đa kết luận mang tính định tính + Về phân bố số theo cỡ đờng kính Phân bố số theo cỡ đờng kính quy luật kết cấu lâm phần đợc nhiều tác giả quan tâm Meyer (1934) đà mô tả phân bố N-D 1.3 phơng trình toán học có dạng đờng cong giảm liên tục đợc gọi hàm Meyer Tiếp đó, nhiều tác giả dùng phơng pháp giải tích để tìm phơng trình đờng cong phân bè Prodan M vµ Patatscase (1964), Bill vµ Kem K.A (1964) tiếp cận phân bố phơng trình logarit thái; Balley (1973) [31] sử dụng hàm Weibull, Schiffel biểu thị đờng cong cộng dồn phần trăm số đa thức bậc ba Diatchenko Z.N sử dụng phân bố Gamma biểu thị phân bố số theo đờng kính lâm phần Thông ôn đới Đặc biệt để tăng tính mềm dẻo số tác giả dùng hàm khác, nh Loetsch (1973) dùng hàm Beta để nắn phân bố thực nghiệm Tuỳ theo đối tợng nghiên cứu, phơng pháp nghiên cứu mà tác giả khác dùng hàm Hyperbol, Poison, Charlier, hàm mũ + Về phân bố số theo chiều cao Phần lớn tác giả nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng đà dựa vào phân bố số theo chiều cao Phơng pháp kinh điển nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên vẽ phẫu diện đồ đứng với kích thớc khác Các phẫu đồ đà mang lại hình ảnh khái quát cấu trúc tầng tán, phân bố số theo chiều thẳng đứng, từ rút nhận xét đề xuất ứng dụng thực tế 1.1.1.3 Quy luật tơng quan chiều cao đờng kính Đờng cong biểu thị quan hệ H D thay đổi dạng dịch chuyển phía tuổi lâm phần tăng lên.Tiurin D.V (1972) đà phát hiện tợng ông xác lập đờng cong chiều cao cho cấp tuổi khác Prodan (1965) Dittmar O cho r»ng ®é dèc ®êng cong chiỊu cao cã chiỊu híng giảm dần tuổi tăng lên Curtis R.O (1967) đà mô quan hệ chiều cao (H) với đờng kính (D) tuổi (A) theo dạng phơng trình: Petterson.H đề xuất phơng trình tơng quan: b a d h 1.3 Logh d b1 1 b2 b3 d A d.A Krauter.G (1958) Tiourin.A.V (1932) nghiên cứu mối tơng quan HD1.3 dựa sở cấp đất cấp tuổi Kết cho thấy, dÃy phân hoá thành cấp chiều cao, mối quan hệ không cần xét đến cấp đất hay cấp tuổi, nh không cần xét đến tác động hoàn cảnh tuổi, nhân tố đà đợc phản ánh kích thớc Tiếp theo, nhiều tác giả dùng phơng pháp giải tích toán học nh Maslund.M (1929), Assmann E (1936), Prodan M (1944), Meyer H.A (1952)… ®· đề nghị sử dụng dạng phơng trình dới để mô tả quan hệ H-D: h a b1 d b2 d h a b1 d b2 d b3 d h d2 a b.d h a b log d h a b1 d b2 log d h k d b h 1.3 a.e b d Kennel R (1971) [33] cho r»ng, tríc hÕt cÇn tìm phơng trình thích hợp mô tả quan hệ H-D, sau xác lập mối quan hệ để xác định tham số Nh vậy, để biểu thị tơng quan H-D sử dụng nhiều dạng phơng trình, dạng phơng trình thích hợp cho số đối tợng rừng cụ thể Nhng nhìn chung phơng trình Parabol phơng trình logarit đợc sử dụng nhiều 1.1.1.4 Nghiên cứu tái sinh rừng Tái sinh rừng theo nghĩa rộng tái sinh hệ sinh thái; theo nghĩa hẹp trình phục hồi lại thành phần rừng, chủ yếu tầng gỗ Trên giới, tái sinh rừng đà đợc nghiên cứu từ hàng trăm năm trớc đây, nhng rừng ma nhiệt đới vấn đề đợc tiến hành từ thập niên 30 kỉ XX Nhìn chung nhà nghiên cứu lâm học có quan điểm thống nhất: Hiệu tái sinh rừng đợc xác định mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lợng con, đặc điểm phân bố độ dài thêi kú t¸i sinh Theo Mangenot (1956), nhãm yÕu tố khí hậu thuỷ văn vùng nhiệt đới yếu tố nhiệt độ có ảnh hởng khống chế thảm thực vật vùng cao, yếu tố ánh sáng ảnh hởng đến đời sống lớp dới tán rừng tái sinh quần thể Một đặc điểm tái sinh phổ biến dễ thấy rừng ma nhiệt đới tái sinh phân tán liên tục loài chịu bóng tái sinh vệt loài a sáng (Van Stennit, 1956) Nghiên cứu tái sinh tự nhiên vùng nhiệt đới châu Phi, A.Ôbrêvin (1938) nhận thấy, loài u rừng ma vắng hẳn ông đà đến lý luận khảm tái sinh P.W Richard [24] tổng kết trình nghiên cứu tái sinh cho thấy, tái sinh có dạng phân bố cụm, số có dạng phân bố Poisson Đỏnh giỏ tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới M.Loeschau (1977) 17] đưa số đề nghị áp dụng phương pháp điều tra ngẫu nhiên, trừ trường hợp đặc biệt dựa vào nhận xét tổng quát mật độ tái sinh nơi có lượng tái sinh lớn Từ tính tốn sai số mặt tổ chức thực chọn hình vng có diện tích 25m dễ dàng xác lập gậy tre Các ô đo đếm xác lập theo nhóm, nhóm gồm bố trí liên kiểu phân bố hệ thống không đồng u Tóm lại, kết nghiên cứu tái sinh tự nhiên thảm thực vật rừng giới đà cung cấp thông tin phơng pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên số vùng Mặc dù vậy, thảm thực vật rừng nhiệt đới đa dạng phức tạp, đời sống gắn liền với điều kiện lập địa vùng Vì thế, cần tiếp tục nghiên cứu tái sinh tự nhiên hệ sinh thái rừng vùng địa lý khác làm sở cho việc phân tích đề xuất biện pháp xúc tiến tái sinh tự nhiên có hiệu 1.1.2 Việt Nam 1.1.2.1 Nghiên cứu cấu trúc rừng Trong năm gần đây, việc nghiên cứu cấu trúc rừng nớc ta đà đợc nhiều tác giả quan tâm, sở cho quản lý rừng đề xuất biện pháp lâm sinh hợp lý - Nghiên cứu cấu trúc xây dựng mô hình cấu trúc mẫu Nghiên cứu cấu trúc rừng, định lợng nhân tố cấu trúc xây dựng mô hình mẫu chuẩn phục vụ khai thác, nuôi dỡng rừng mục tiêu quan trọng, nhằm tìm phơng hớng phơng pháp điều chế rừng (Nguyễn Văn Tr¬ng 1983) [29] Ngun Ngäc Lung (1985) [16] cho r»ng: Trong thực tiễn sản xuất, sau phân chia rừng loại, loại số đặc điểm nh tổ thành, tầng thứ, phân bố số theo đờng kính, chọn đợc loại lô tốt nhất, có trữ lợng cao, sinh trởng tốt, tổ thành hợp lý nhất, có đủ hệ gỗ cho sản lợng ổn định, ta coi mẫu chuẩn tự nhiên mà ngời cần hớng tới tr×nh kinh doanh rõng Phïng Ngäc Lan (1986) [14] cịng đà nêu: Mô hình cấu trúc mẫu mô hình có khả tận dụng tối đa tiềm điều kiện lập địa, có phối hợp hài hoà nhân tố cấu trúc để tạo quần thể rừng có sản lợng, tính ổn định chức phòng hộ cao nhất, nhằm đáp ứng mục tiêu kinh doanh định Vũ Đình Phơng (1987) [22] cho rằng: cần phải tìm tự nhiên cấu trúc mẫu có suất cao, đáp ứng mơc tiªu kinh tÕ tõng khu vùc Trong lÜnh vực tác giả xây dựng cấu trúc mẫu từ nghiên cứu sở, quy luật kết cấu, từ đề xuất giải pháp tác động vào rừng Các mẫu đợc xây dựng sở mẫu tự nhiên đà chọn lọc đợc coi ổn định, có suất cao thông qua số liệu quan sát - Nghiên cứu định lợng cấu trúc rừng Đồng Sỹ Hiền (1974) [7] dùng hàm Meyer họ đờng cong Pearson để nắn phân bố thực nghiệm số theo đờng kính cho rừng tự nhiên Việt Nam Phạm Ngọc Giao (1989), Vũ Nhâm (1998), Trần Văn Con (1991) [4], Lê Sáu (1996) [25] đà dùng hàm Weibull để mô phân bố N/D1.3 Nghiên cứu phân bố số theo chiều cao N/H tác giả Bảo Huy (1993) [11], Đào Công Khanh (1996) [12], Lê sáu (1996) [25], Trần Cẩm Tú (1996) [26] đến nhận xét chung là: Phân bố N/H có dạng đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình ca mô tả thích hợp hàm Weibull Thái Văn Trừng (1978) [28] nghiên cứu kiểu rừng kÝn thêng xanh ma Èm nhiƯt ®íi níc ta, ®· đa mô hình cấu trúc tầng: tầng vợt tán, tầng u sinh thái, tầng dới tán, tầng bụi tầng cỏ Nhìn chung vài thập kỷ gần đây, nghiên cứu cấu trúc định lợng đà đợc nhiều nhà Lâm sinh học nớc quan tâm mức độ khác nhau, nhng có chung mục đích xây dựng sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp kinh doanh quản lý có hiệu - Tơng quan chiều cao với đờng kính Để mô tả quan hệ H-D rừng tự nhiên Đồng Sỹ Hiền (1974) [7] đà sử dụng phơng trình Logarit hai chiều hàm mũ, Vũ Đình Phơng (1975) dùng phơng trình Parabol bậc theo ông không cần phân biệt cấp đất tuổi Vũ Nhâm (1988) [19], Phạm Ngọc Giao (1995) [6] dùng phơng trình Logarit chiều cho lâm phần Thông đuôi ngựa Bảo Huy (1993) [11], Đào Công Khanh (1996) [12] đà sử dụng phơng trình lôgarit hai chiều để mô tả mối quan hệ H-D cho rừng u Bằng lăng Đắc Lắc rừng tự nhiên hỗn loài Hà Tĩnh 1.1.2.2 Nghiên cứu tái sinh rừng Rừng tự nhiên nớc ta thờng bị tác động không theo quy tắc, quy luật tái sinh bị xáo trộn Do việc nghiên cứu tái sinh rừng tự nhiên nớc ta đợc coi vấn đề quan trọng nhng phức tạp Năm 1962 - 1967 ViƯn ®iỊu tra quy hoach rõng ®· ®iỊu tra tái sinh tự nhiên sở ÔTC diện tích 2000 m2, diện tích đo đếm tái sinh 100 - 125 m2 kết hợp điều tra theo tuyến Thái Văn Trừng (1987) [28] cho : ánh sáng nhân tố sinh thái khống chế điều khiển trình tái sinh tự nhiên rừng nguyên sinh rõng thø sinh Vị TiÕn Hinh (1991) [8] nghiªn cøu đặc điểm tái sinh rừng tự nhiên Hữu Lũng - Lạng Sơn vùng Ba Chẽ - Quảng Ninh đà nhận xét: Hệ số tổ thành tính theo phần trăm số tầng tái sinh tầng cao có quan hệ chặt chẽ với Đa phần loài có hệ số tổ thành tầng cao chiếm tỷ trọng lớn hệ số tổ thành tầng tái sinh lớn Đinh Quang Diệp (1993) [5] nghiên cứu trình tái sinh tự nhiên dới tán rừng Khộp Easoup - Đăk Lăk đà kết luận: độ tàn che rừng, thảm mục, độ dày đặc thảm tơi, điều kiện lập địa, lửa rừng nhân tố có ảnh hởng sâu sắc đến số lợng chất lợng tái sinh dới tán rừng Về quy luật phân bố mặt đất, tác giả nhận định, tăng diện tích lên lớp tái sinh có phân bố theo cụm Trn Xuân Thiệp (1996) cho thấy: vùng Tây Bắc, dù vùng thấp hay vùng cao tái sinh tự nhiên tốt Diễn nhiều vùng xuất nhóm ưa sáng chịu hạn rụng Vùng trung tâm tác giả cho biết nghèo kiệt nhanh chóng rừng đưa đến số lượng chất lượng tái sinh tự nhiên thấp Vùng Đông Bắc khả tái sinh t nhiờn tt 1.1.2.3 Nghiên cứu phân loại rừng Viện điều tra quy hoạch rừng đà dựa hệ thống phân loại rừng Loeschau, cải tiến cho phù hợp với đặc điểm rừng tự nhiên nớc ta áp dụng hệ thống Thái Văn Trừng (1978) [28] quan điểm sinh thái đà chia rõng ViƯt Nam 14 kiĨu th¶m thùc vËt Đây công trình tổng quát, đáp ứng đợc yêu cầu quy luật sinh thái Ông đề xuất dùng kiểu thảm thực vật làm đơn vị phân loại lấy hình thái, cấu trúc quần thể làm tiêu chuẩn phân loại Đào Công Khanh (1996) [12] đà vào tổ thành loài mục đích để phân loại rừng phục vụ cho việc xác định biện pháp lâm sinh 1.2 Thảo luận Tất công trình nghiên cứu rừng tự nhiên giới nớc đa dạng phong phú, có giá trị lý luận thực tiễn mức độ khác nh»m phơc vơ cho kinh doanh, lỵi dơng rõng hiƯu lâu bền Trên nêu số nghiên cứu phân chia trạng thái rừng, cấu trúc rừng, mối quan hệ tơng quan có liên quan đến đề tài Xu hớng nghiên cứu ngày chuyển dần từ định tính sang định lợng, thiên vỊ lý thut sang øng dơng thùc tÕ Cịng chÝnh từ việc đề cao ứng dụng thực tiễn mà nghiên cứu đà đề cập đến nhiều khía cạnh phong phó nh cÊu tróc tỉ thµnh, cÊu tróc theo đờng kính thân cây, cấu trúc theo chiều thẳng đứng, cấu trúc theo chiều nằm ngang Đối tợng nghiên cứu lâm phần bị tác động việc định lợng hóa hàm toán học tơng đối thuận tiện, với kiểu rừng thứ sinh đà bị tác động mạnh phục hồi quy luật dễ bị thay đổi cha ổn định kết khác biệt tác giả điều khó tránh khỏi Trong trờng hợp cần thiết phải nghiên cứu đặc điểm cấu trúc cho đơn vị cụ thể tạo khả ứng dụng thực tiễn Phần lớn tác giả đà ý đến việc lựa chọn mô hình lý thuyết thích hợp để mô tả đặc điểm cấu trúc rừng nh đà nêu Trong cấu trúc N/D1.3 đợc quan tâm hàng đầu sau đến cấu trúc N/H Từ mô hình lý thuyết thích hợp, tác giả cách hay cách khác đà xây dựng mô hình cấu trúc mẫu làm sở cho việc đề xuất biện pháp lâm sinh phù hợp với điều kiện mục tiêu kinh doanh cụ thể Cấu trúc N/H sở xác định tầng tích tụ tán, từ có biện pháp điều tiết hợp lý Mặc dù đối tợng nghiên cứu phong phú đa dạng, nhng công trình đề cập định hớng quan trọng cho việc giải nội dung nghiên cứu đề tài Qua đó, tác giả mong muốn có phần đóng góp mặt sở lý luận nh thực tiễn để đề xuất biện pháp quản lý rừng nói chung rừng Khu bảo tån thiªn nhiªn Pï Hng, tØnh NghƯ An nãi riªng