Nghiên cứu đặc điểm thảm thực vật thoái hóa và một số mô hình rừng trồng ở thành phố cẩm phả, tỉnh quảng ninh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THẢM THỰC VẬT THỐI HĨA VÀ MỘT SỐ MƠ HÌNH RỪNG TRỒNG Ở THÀNH PHỐ CẨM PHẢ, TỈNH QUẢNG NINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2017 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THẢM THỰC VẬT THỐI HĨA VÀ MỘT SỐ MƠ HÌNH RỪNG TRỒNG Ở THÀNH PHỐ CẨM PHẢ, TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 62.42.01.20 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN THẾ HƯNG TS LÊ ĐỒNG TẤN THÁI NGUYÊN - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng rôi Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Thái Nguyên, tháng năm 2016 Tác giả luận án Vũ Thị Thanh Hương ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thế Hưng TS Lê Đồng Tấn tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ để tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Tơi xin cảm ơn Ban Đào tạo - Đại học Thái Nguyên, Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Sinh học Phòng Sau đại học - Trường Đại học Sư phạm (Đại học Thái Nguyên), tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tơi xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn đồng nghiệp, người động viên, khuyến khích giúp đỡ mặt để tơi hồn thành cơng việc học tập, nghiên cứu Thái Nguyên, tháng năm 2017 Tác giả luận án Vũ Thị Thanh Hương iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Những điểm luận án 3 Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn luận án Luận điểm bảo vệ Giả thuyết khoa học Cấu trúc luận án Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Các cơng trình nghiên cứu thảm thực vật 1.1.1 Phân loại thảm thực vật 1.1.2 Nghiên cứu thành phần cấu trúc thảm thực vật 1.1.3 Các cơng trình nghiên cứu tái sinh, phục hồi rừng 1.2 Các cơng trình nghiên cứu sinh khối, suất khả tích lũy cacbon thảm thực vật 11 1.2.1 Một số khái niệm 11 1.2.2 Lược sử phương pháp đánh giá khả tích lũy cacbon thảm thực vật 11 1.2.3 Kết đánh giá khả tích lũy cacbon thảm thực vật 12 1.3 Các cơng trình nghiên cứu đất đai 16 1.3.1 Nghiên cứu đặc tính vật lý, hóa học đất đồi núi thối hóa 16 1.3.2 Nghiên cứu tác động thảm thực vật đất 18 1.3.3 Nghiên cứu bảo vệ đất chống xói mịn đất 19 1.4 Các cơng trình nghiên cứu trồng rừng 22 1.4.1 Những vấn đề nghiên cứu trồng rừng 22 1.4.2 Nghiên cứu giải pháp kinh doanh kỹ thuật trồng rừng 23 1.4.3 Các cơng trình nghiên cứu vấn đề điều tra, quy hoạch rừng trồng 24 KẾT LUẬN CHƯƠNG 26 iv Chương MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Mục tiêu chung 28 2.2 Mục tiêu cụ thể 28 2.3 Đối tượng nghiên cứu 28 2.3.1 Các kiểu thảm thực vật tự nhiên thối hóa 28 2.3.2 Một số loại rừng trồng 30 2.4 Nội dung nghiên cứu 30 2.5 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 30 2.5.1 Cách tiếp cận 30 2.5.2 Phương pháp nghiên cứu 31 Chương ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU 40 Điều kiện tự nhiên 40 3.1.1 Vị trí địa lý 40 3.1.2 Địa hình 41 3.1.3 Khí hậu - thuỷ văn 42 3.1.4 Địa chất - thổ nhưỡng 44 3.1.5 Tài nguyên thiên nhiên 46 3.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội thành phố Cẩm Phả 47 3.2.1 Dân số, dân tộc phân bố dân cư 47 3.2.2 Đặc điểm kinh tế xã hội 48 3.3 Đánh giá điều kiện thuận lợi khó khăn điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội thành phố Cẩm Phả việc bảo tồn, phát triển thảm thực vật 49 3.3.1 Thuận lợi 50 3.3.2 Khó khăn 51 KẾT LUẬN CHƯƠNG 53 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 54 4.1 Thành phần thực vật kiểu thảm thực vật thối hóa 54 4.1.1 Phân tích đặc trưng thành phần loài thực vật kiểu thảm thực vật 58 v 4.1.2 Đánh giá mức độ giống thành phần loài thực vật kiểu thảm thực vật 63 4.2 Đặc trưng dạng sống thực vật (Life form) thảm thực vật 65 4.2.1 Rừng IIA (Rừng non phục hồi tự nhiên sau nương rẫy phường Mông Dương) 67 4.2.2 Thảm thực vật bụi IC 67 4.2.3 Thảm thực vật bụi IA 68 4.2.4 Thảm cỏ cao 68 4.3 Cấu trúc kiểu thảm thực vật 71 4.3.1 Cấu trúc theo chiều thẳng đứng 71 4.3.2 Cấu trúc theo mặt phẳng ngang 82 4.4 Khả tái sinh loài gỗ thảm thực vật tự nhiên 85 4.4.1 Mật độ gỗ tái sinh 86 4.4.2 Tổ thành loài lớp tái sinh tự nhiên 88 4.5 Đặc tính lý hóa đất thảm thực vật tự nhiên rừng trồng 90 4.5.1 Độ dày tầng đất khối lượng thảm mục đất 91 4.5.2 Tính chất vật lý đất 92 4.5.3 Yếu tố độ chua 95 4.5.4 Đặc tính hóa học 97 4.6 Khả phịng hộ bảo vệ mơi trường thảm thực vật 107 4.6.1 Khả giữ nước đất thảm thực vật 108 4.6.2 Khả chống xói mịn đất thảm thực vật 112 4.6.3 Khả tích lũy cacbon tạm thời thảm thực vật tự nhiên 116 4.6.4 Khả tích lũy cacbon tạm thời sinh khối phần mặt đất số loại rừng trồng 126 KẾT LUẬN CHƯƠNG 143 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 145 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 147LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 147 vi TÀI LIỆU THAM KHẢO 148 PHỤ LỤC 164 iv DANH MỤC VIẾT TẮT TT Viết tắt Viết đầy đủ CDM Clean Development Mechanism GDP Gross Domestic Product JIFPRO Japan International Forestry of Promotion IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change ICRAF International Center for Research in Agroforestry UBND Ủy ban nhân dân UNFCCC United Nations Framework Convention on Climate Change UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Địa điểm, nguồn gốc kiểu thảm thực vật thối hóa thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 29 Bảng 4.1: Sự phân bố loài, chi, họ thực vật kiểu thảm thực vật thối hóa thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 54 Bảng 4.2: Sự phân bố taxon thực vật kiểu thảm thực vật thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 55 Bảng 4.3: Sự phân bố taxon thuộc lớp Hai mầm (DICOTYLEDONEAE) lớp Một mầm (MONOCOTYLEDONEAE) ngành Hạt kín (Angiospermae) 55 Bảng 4.4: Số loài họ thực vật thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 56 Bảng 4.5: Sự phân bố số họ số loài thực vật thảm thực vật thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 56 Bảng 4.6: Số loài họ thực vật thảm thực vật rừng IIA 59 Bảng 4.7: Số loài họ thực vật thảm thực vật bụi IC 60 Bảng 4.8: Số loài họ thực vật thảm thực vật bụi IA 61 Bảng 4.9: Số loài họ thực vật thảm cỏ cao 61 Bảng 4.10: Sự phân bố kiểu dạng sống thực vật kiểu thảm thực vật thối hóa thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 66 Bảng 4.11: Kiểu phân bố mặt đất loài gỗ thảm thực vật thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 83 Bảng 4.12: Sự phân bố gỗ tái sinh ô nghiên cứu thảm thực vật rừng IIA thảm bụi IC thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 87 Bảng 4.13: Hàm lượng mùn, độ xốp, dung trọng độ ẩm đất (ở độ sâu - 30cm) kiểu thảm thực vật thành phố Cẩm Phả 95 Bảng 4.14: Hàm lượng mùn chất tổng số đất (độ sâu - 30cm) thảm thực vật thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh 98 209 Phụ lục 19 Khả hút nước thảm mục kiểu thảm thực vật TT 10 Thảm thực vật Rừng IIA (Mông Dương) Thảm bụi IC (Quang Hanh) Thảm bụi IC (Mông Dương) Thảm bụi IA (Quang Hanh) Thảm bụi IA (Cẩm Phú) Thảm bụi IA (Mông Dương) Thảm cỏ cao (Dương Huy) Rừng trồng Keo (7 tuổi) Rừng trồng Bạch đàn (7 tuổi) Rừng trồng Thông (14 tuổi) Khối lượng Khối lượng Khối lượng thảm mục tự thảm mục trước thảm mục sau nhiên (tấn/ha) sấy (g) sấy (g) Tỷ lệ nước thảm mục (%) Lượng nước thảm mục hút so với khối lượng thảm mục khô (%) Lượng nước thảm mục (tấn/ha) 11,2 1000 220,98 77,90 352,53 8,73 9,1 1000 220,95 77,91 352,59 7,09 9,2 1000 236,07 76,39 323,60 7,03 4,8 1000 400,05 60,00 149,97 2,88 4,4 1000 410,75 58,93 143,46 2,59 3,2 1000 401,25 59,88 149,22 1,92 6,8 1000 270,84 72,92 269,22 4,96 7,1 1000 390,99 60,90 155,76 4,32 7,2 1000 431,15 56,89 131,94 4,10 7,7 1000 380,98 61,90 162,48 4,77 210 Phụ lục 20 Khă giữ nước thảm thực vật (tấn/ha) TT 10 Thảm thực vật Rừng IIA (Mông Dương) Thảm bụi IC (Quang Hanh) Thảm bụi IC (Mông Dương) Thảm bụi IA (Quang Hanh) Thảm bụi IA (Cẩm Phú) Thảm bụi IA (Mông Dương) Thảm cỏ cao (Dương Huy) Rừng trồng Keo (7 tuổi) Rừng trồng Bạch đàn (7 tuổi) Rừng trồng Thông (14 tuổi) Lượng nước đất độ sâu 30 cm (tấn/ha) 1029,24 1032,29 992,47 801,80 876,57 627,60 784,76 855,42 811,53 822,61 Lượng nước thảm mục trạng thái tự nhiên (tấn/ha) 8,73 7,09 7,03 2,88 2,59 1,92 4,96 4,32 4,10 4,77 Khă giữ nước thảm thực vật (tấn/ha) 1037,97 1039,38 999,50 804,68 879,16 629,52 789,72 859,74 815,63 827,38 Phụ lục 21 Bảng xếp loại cường độ xói mịn đất TT - 20 (Trung bình yếu) 20 - 50 (Trung bình) Rừng IIA (Mông Dương) Thảm bụi IC (Quang Hanh) Cường độ xói mịn (tấn/ha/năm) 50 - 100 100 - 150 (Khá) (Mạnh) Thảm bui IC Rừng trồng Bạch (Mông Dương) đàn (7 tuổi) Thảm cỏ cao (Dương Huy) Rừng trồng Keo (7 tuổi) Rừng trồng Thông (14 tuổi) 150 - 200 (Rất mạnh) Thảm bui IA (Quang Hanh) Thảm bui IA (Cẩm Phú) Thảm bui IA (Mông Dương) (> 200 (Nguy hiểm) 211 Phụ lục 22 Sinh khối khô Keo tai tượng lâm phần rừng trồng theo độ tuổi SK tươi Tuổi Địa điểm Keo tai tượng (tấn/ha) Tỷ lệ SK khô / SK khô Keo tai SK tươi (%) tượng (tấn/ha) Mông Dương 6,70 42,99 2,88 Quang Hanh 39,17 42,98 16,84 Quang Hanh 36,83 43,77 16,12 Quang Hanh 29,69 43,99 13,06 Trung bình 35,23 43,58 15,34 Mơng Dương 62,67 45,29 28,38 Quang Hanh 92,57 45,87 42,46 Cửa Ơng 100,75 45,61 45,95 Mơng Dương 97,18 45,67 44,38 Trung bình 96,83 45,61 44,27 Quang Hanh 149,63 47,81 71,54 Mông Dương 137,10 47,33 64,89 Trung bình 143,37 47,57 68,21 Quang Hanh 133,76 45,88 61,37 Cửa Ông 137,71 49,73 68,48 Mông Dương 146,35 49,77 72,84 Trung bình 139,27 48,46 67,56 Quang Hanh 138,88 49,29 68,45 Quang Hanh 157,25 47,54 74,76 Trung bình 148,07 48,42 71,61 212 Phụ lục 23 Hàm lượng cacbon sinh khối Keo tai tượng Tuổi Địa điểm Thân (%) Cành Lá Trung bình (%) (%) (%) Mơng Dương 51,12 51,02 48,76 50,30 Quang Hanh 50,62 49,28 49,28 49,73 Quang Hanh 49,02 50,15 51,02 50,06 Quang Hanh 50,62 52,71 52,15 51,83 Trung bình 50,09 50,71 50,82 50,54 Mơng Dương 50,17 51,03 48,27 49,82 Quang Hanh 51,73 52,15 49,02 50,97 Cửa Ông 48,27 51,22 50,17 49,89 Mông Dương 50,62 49,28 48,76 49,55 Trung bình 50,21 50,88 49,32 50,14 Quang Hanh 50,17 49,28 48,93 49,46 Mông Dương 49,02 51,42 51,73 50,72 Trung bình 49,60 50,35 50,33 50,09 Quang Hanh 53,26 50,89 51,03 51,73 Cửa Ơng 49,02 48,27 48,27 48,52 Mơng Dương 53,26 51,22 51,4 51,96 Trung bình 51,85 50,13 50,23 50,74 Quang Hanh 50,17 51,03 49,09 50,10 Quang Hanh 52,15 48,76 50,17 50,36 Trung bình 51,16 49,90 49,63 50,23 213 Phụ lục 24 Tỷ lệ cacbon sinh khối Bạch đàn, Thông Tuổi Địa điểm Thân (%) Cành (%) Lá (%) Trung bình (%) Bạch đàn Cửa Ơng Mơng Dương 52,11 51,02 49,16 50,76 51,92 50,08 49,78 50,59 Thông Mông 14 Dương Mông 14 Dương 51,17 50,93 49,29 50,46 52,15 49,76 50,27 50,73 Phụ lục 25 Lượng cacbon tích lũy sinh khối phần mặt đất rừng trồng Bạch đàn, Thông Cây trồng Tuổi Địa điểm Cây bụi, thảm tươi Vật rơi rụng Tổng lượng Lượng Lượng cacbon Lượng Pk C Pk C cacbo Pk C cacbo tích lũy cacbon (T/ha) (%) (T/ha) (%) n (T/ha) (%) n (tấn/ha (T/ha) (T/ha) (T/ha) ) Bạch đàn Cửa Ông Mông Dương 1,90 38,8 50,76 0,97 1,41 50,59 19,64 2,76 50,7 52,5 0,72 2,77 1,45 5,15 1,62 4,73 2,06 4,78 46,7 51,7 1,29 2,98 2,67 23,76 2,35 26,37 2,47 28,14 Thông 14 Mông Dương 14 Mông Dương 44,3 50,4 46,5 50,7 3 22,40 3,19 23,61 3,92 50,7 52,5 49,7 51,7 214 215 Phụ lục 26 Hậu mơi trường suy thối thảm thực vật thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh bối cảnh biến đổi khí hậu Hình PL1: Cẩm Phả ngập nặng, nhiều tuyến đường khu vực dân cư bị cô lập (Nguồn: http://imgs.vietnamnet.vn/Images/vnn/2015/07/28/13/20150728130255cp22.jpg), Ngày 28/07/2015 Hình PL2: Ngập lụt thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh vào tháng năm 2015 (Nguồn http://imgs.vietnamnet.vn/Images/vnn/2015/07/27/18/20150727184057mua-tiep.jpg, ngày 28/7 năm 2015 216 Phụ lục 27 Một số hoạt động thực đề tài thực địa Hình PL3: Phẫu diện đất Hình PL4: Xác định độ dày thảm mục Hình PL5: Xác định sinh khối tươi phân Keo cá thể 217 Hình PL6: Thu dọn cỏ để xác định sinh Hình PL7: Xác định độ dày tầng khối tươi cỏ thảm thực vật mùn rừng IIA Hình PL8: Xác định độ dày tầng đất Hình PL9: Phân loại sinh khối tươi thảm thực vật 218 Hình PL10: Thảm bụi IC Hình PL11: Thảm bụi IC phường Quang Hanh phường Mơng Dương Hình PL12: Thảm bụi IA Hình PL13: Thảm cỏ cao phường Cẩm Phú xã Dương Huy 219 Hình PL14: Rừng Bạch đàn tuổi Hình PL15: Rừng thơng Pinus caribaea Mơng Dương phường Mơng Dương Hình PL16: Rừng Bạch đàn tuổi Hình PL17: Rừng IIA Mông Dương phường Mông Dương 220 Phụ lục 28: Một số phiếu trả kết phân tích phịng thí nghiệm 221 222 223