Nghiên cứu các đặc điểm sinh thái học của loài Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii H. Lecomte)

Mở Đầu Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii H. Lecomte) là loi thông c hu hp vùng nam Tây Nguyên, Việt Nam, c phát hin u tiên bi Krempf vào nm 1921 ti thng ngun sông Máu, tỉnh Khánh Hòa. Các nghiên cứu sau này đã xác định vùng phân bố chủ yếu ca loi ti Vn Quc gia (VQG) Bidoup -Núi B, tỉnh Lâm Đồng và VQG Ch Yang Sin, tnh c Lc. Phát hiện gần đây cũng cho thấy sự hiện diện của loài Khu Bo tn thiên nhiên (BTTN) Hòn Bà, tỉnh Khánh Hòa. Cho n hin nay, hiu bit v loi cây giá trị này còn khá giới hạn, chỉ tập trung vào vic mô t v hình thái, phân bố tự nhiên, mt vi c im ca cu ttúc qun th v tái sinh tự nhiên ca loài. Trong khi đó, loi vn ang i mt vi nguy c tuyt chng cao do các tác động tiêu cực ca các nhân tố sinh hc v phi sinh hc. Xut phát t lý do trên, tác gi xut ti: Nghiên cứu các đặc điểm sinh thái hc ca loi Thông hai lá dt (Pinus krempfii H. Leccomte) nhm đóng góp các hiểu biết khoa hc v góp phần bo tn hiu qu loi cây có giá trị này. Mc tiêu nghiên cứu của đề tài Xây dựng b n phân bố tự nhiên và đánh giá các c i m ph ân bố c a lo i Thông hai lá d t; Xác định các c i m sinh thái h c ch y u c a qu n th Thông hai lá d t v c a qu n xã th c v t (QXTV) n i qu n th Thông hai d t phân b . Các đóng góp mới của luận án Về lý lun Nghiên cứu của luận án đóng góp thêm vào sự hiều biết cho 1 khoa học các đặc điểm sinh thái về cấu trúc của quần thể Thông hai lá dẹt; Nghiên cứu của luận án làm rõ mối quan hệ sinh thái loài gi a lo i Thông hai lá d t v i các lo i khác trong qu n xã v s nh h ng c a m t s nhân t sinh thái quan tr ng n m t phân b lo i Thông hai lá d t; Nghiên cứu của luận án cho thấy các c i m sinh thái v c u trúc v a d ng sinh h c c a QXTV n i loi Thông hai lá d t phân b . V thc tin Lu n án hình thành l p b n s h óa vùng phân bố tự nhiên và đánh giá các c i m ph ân bố của các qu n th Thông hai lá d t . Chơng 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1. Thông tin cơ bản về loài cây nghiên cứu 1.1.1. Một số đặc điểm về hình thái và sinh vật học Thông hai lá dt l loi cây g ln, thờng xanh, cao 15- 35 m, ng kính thân bin ng t 0,7 m n > 2 m. Gc cây có bạnh vè, vỏ cây già có màu nâu hồng. Tán cây non tha có hình kim tự tháp, khi già sẩm màu, có hình rẽ quạt. Cây mầm có 10-13 lá mầm, xoắn cong về một hớng, phát triển thành những lá đầu tiên của cây con dài 1,5-2 cm, mc quanh thân. Cây non (5-20 tui) có lá dài v rng bn (di 10-15 cm) hn lá cây tr- ởng thành, xp nh hai li kéo ở phn u cnh. Cây trng thnh có lá nhỏ v ngn li (di 4-5 cm, rng 2-4 mm). Nón đơn tính cùng gốc,; nón đực hình trụ, nón cái hình trứng di 4-9 cm, rng 3-8 cm. Nón xut hin vo tháng 4-5, 2 chín vo tháng 7-10. Ht nh, hình bu di, mu nâu nht, có cánh tròn u, mu trng, tt c di khong 2,5 cm. Trung bình 1kg qu có t 40 - 50 qu; t l ny mm khong 30 -40%. 1.1.2. V tr í phân loại c a lo i Thông hai lá d t ã có nhiu quan im khác nhau v v trí phân loại học ca loi Thông hai lá dt. Có quan im l t loi ny trong mt chi riêng bit l chi Ducampopinus nm trong h Thông Pinaceae. Vài tác giả khác cho rằng loài có mt s s tng ng v mt hình thái v gii phu hc lá vi chi Keteleeria chi Pseudolarix ca h Thông. Tuy nhiên, kt qu nghiên cu v gii phu hc g v kt qu phân tích v ch th phân tử của vài tác giả đã khẳng định loài không có bt c mi quan h no vi hai chi Keteleeria v Pseudolarix v loi Thông hai lá dt rõ rng nm trong chi Thông (Pinus) v không nht thit phi tách thnh mt chi riêng bit l chi Ducampopinus. Nh vy, qua các kết quả nghiên cứu hiện có, vị trí của loài trong hệ thống phân loại có thể đợc thể hiện nh sau: Gii : Plantae Ngnh : Pinophyta Phân ngnh : Conipherophytina Lp : Pinatae Lp ph : Pinidae B : Pinales H : Pinaceae H ph : Pinoideae Chi : Pinus Chi ph : Ducampopinus Loi : Pinus krempfii 3 1.2. Các nghiên cứu về loài Thông hai lá dẹt Cho n hin nay các kt qu nghiên cu v loi Thông hai lá dẹt tp trung vo các vn c bn sau đây: - Xác nh vùng phân bố tự nhiên ca loi ti tnh Lâm ng v Khánh Hòa tuy nhiên cha y . Riêng vùng phân bố đợc cho là khá ln ca loi ti VQG Ch Yang Sin, tnh c Lc vn cha có công trình nào nghiên cứu, xác định; - Một số nghiên cứu về c im cu trúc th h, tng th ca qun th loi Thông hai lá dẹt và của QXTV nơi loài phân bố. Tuy nhiên các kt qu ny cha đầy đủ vì chỉ tập trung thu thập dữ liệu trên một vài ô mẫu đại điện; - Các nhân tố sinh thái khác nh đặc điểm tổ thành của QXTV nơi loài phân bố cha đợc phân tích đầy đủ, cha có các nghiên cứu về các chỉ tiêu đa dạng sinh học của quần xã; - Đã có vài thu thập về các nhân tố sinh thái nơi loài phân bố, tuy nhiên cha có các phân tích sâu về ảnh hởng của các nhân tố sinh thái này đến mật độ phân bố tự nhiên của loài. Chơng 2 Nội dung và phơng pháp nghiên cứu 2.1. Ni dung nghiên cu 1. Khoanh v vùng phân bố tự nhiên của loài tại các khu vực trên, xác định s l ng qu n th , m t lo i Thông hai lá d t trong các qu n th v xây dựng lớp bản đồ số thích hợp; đánh giá đặc điểm phân bố của quần thể Thông hai lá dẹt; 2. Nghiên cứu các c im sinh thái ca QXTV ni loi Thông hai lá dt phân bố: Tính toán chỉ số giá trị quan trọng IV % của các loài trong QXTV, xác định cấu trúc tổ thành quần xã; xác nh các chỉ số đa dạng sinh học; xác định cấu trúc về thế 4 hệ và tầng thứ, mô hình hóa cấu trúc N-D và N-H, xác định cấu trúc phân bố trên m t b ng của quần xã. 3. Nghiên cứu các c i m sinh thái c a qu n th Thông hai lá d t: Xác định cấu trúc thế hệ, tầng thứ , mô hình hóa cấu trúc N-D và N-H quần thể; xác định cấu trúc phân bố trên m t đất rừng của quần thể; dự báo m i quan h sinh thái gi a lo i Thông hai lá d t v i các lo i u th khác trong QXTV; xác định các nhân tố sinh thái chủ yếu ảnh hởng đến m t phân b lo i Thông hai lá d t. 2.2. Phơng pháp nghiên cứu 2.2.1. Phng pháp khoanh v qun th - iu tra thu thp các thông tin hiện có về khu vực có khả năng phân bố của loài, xác định các khu vực cần lập tuyến iu tra khoanh v v o m, thu thp các s liu; - L p các tuy n i u tra song song, tuy n cách tuyến 200 m, c 50 m ti n h nh i u tra xung quanh bán kính 50 m, n u phát hiện loài s d ng cụng c Tracklog c a GPS (Garmin 62) khoanh v vùng phân b . 2.2.2. Phng pháp thu thp v x lý s liu a. Xác nh din tích ô tiêu chuẩn (OTC) cần rút mẫu Tin hnh thu thp s loi theo các OTC vi din tích bt u l 100 m 2 v tng dn n 10.000 m 2 , sau đó biểu diễn mối quan hệ này trên đồ thị. Diện tích OTC ni đó s loi trong ô t mc n nh tng i s c s dng l din tích ô mu thu thp các d liu có liên quan. b. Thu thp s liu trong các OTC 5 - o chu vi ti chiu cao 1,3 m bng thc dây tính toán D 1,3 (lấy tròn đến cm) và H vút ngọn (lấy tròn đến 0,5 m) bng Suunto ca tt c các loi cây g có D 1,3 10 cm; Xác định tên cây của các cây đo đếm; - o khong cách t 1 cây chn ngu nhiên trong OTC n cây gn nht v khong cách ca 1 cây Thông hai lá dt chn ngu nhiên n cây Thông hai lá dt gn nht tính tóan phân bố trên mặt đất rừng của quần xã và của Thông hai lá dẹt; - Thu thp, tính toán các nhân tố sinh thái quan trng trong OTC nh: V trí OTC (chân, sn, nh), hng phi, c ca OTC, cao độ, tọa UTM ca OTC, tổng tiết diện ngang (G), tn che, loại đất, đo pH đất,lấy đất mang về để xác định đạm tổng số, thu thp d liu v cng ánh sáng, m v nhit không khí. c. X lý v phân tích s liu c.1. c im v cu trúc rng v ch s a dng sinh hc c.1.1.Cu trúc t thnh Tính toán chỉ số giá trị quan trọng IV% theo công thức: IV % = (N% + G% + F%)/3 c.1.2. Ch s a dng sinh hc (ĐDSH) QXTV - H e : Ch s a dng sinh hc loi Shannon-Wiener, công thức tính: H e = - - Cd: Ch s mc u th Simpson, công thc tính: Cd = - Hl: Ch s hn loi, công thức tính: Hl = S/N - H: Ch s entropy Renyi, công thc tính: H = c.1.3. Cu trúc N-D v N-H 6 * Kim tra s thun nht Kim tra s thun nht ca các dãy phân b N-D v N- H các OTC bằng tiêu chuẩn 2 : 2 = * Mô hình hóa cấu trúc N-D v N-H Mô hình hóa cấu trúc N-D và N-H bng hm Mayer, phân b khong cách-hình hc v phân b Weibull. Chn dng mô phng có h s tng quan R cao nht v 2 t bé nht. c.1.4. Cu trúc phân b mt bng Dùng tiêu chuẩn U ca phân b chun tiêu chun kim tra cu trúc trên mt bng ca qun th cây g: U = c2. D báo mi quan h sinh thái gia loi Thông hai lá dt vi các loi quan trng trong qun xã Rút mu th trên 30 OTC tính tóan dung lng mu cn thit (s OTC) theo công thc: N ct t 2 . V% 2 / % 2 . Dùng hai chỉ tiêu thống kê là và 2 để đánh giá mối quan hệ theo từng cặp loài: 2t = [(|ad-bc| 0,5)2. n] / [(a+ b)(c + d)(a + c)(b + d)] e. Phân tích quan hệ gia mt phân b loi Thông hai lá dt vi các nhân t sinh thái liên quan Tin hnh mã hóa các nhân t sinh thái nh tính và sử dụng các nhân tố sinh thái nh lng phân tích mối quan hệ a bin gia mt Thông hai lá dt vi các nhân t sinh thái (y i ) = f(x i ), trong ó x i l các nhân t sinh thái tng hp. S dng mô hình hi quy a bin phân tích, lọc và phát hiện các 7 nhân tố ảnh hởng đến mật độ phân bố loài Thông hai lá dẹt. Chơng 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 3.1. Xây dng bn vùng phân b v đánh giá c im phân bố loi Thông hai lá dt 3.1.1. Bn vùng phân b loi Thông hai lá dt Kt qu đã xây dựng bản đồ phân bố của loài Thông hai lá dẹt trên nn bn a hình UTM (WGS 84) ti các khu vc nghiên cu c th hin Hình 3.1. 3.1.2. c im phân b Bng 3.1. S lng qun th, din tích v mt phân b bình quân loi Thông hai lá dt ti các khu vc nghiên cu Khu vc phân b S lng qun th Din tích (ha) N cây/ha bình quân (BQ) Ghi chú VQG Bidoup -Núi B, tnh Lâm ng 18 878,98 23,6 cây/ha Tính mt BQ t 45 OTC 2.500 m 2 VQG Ch Yang Sin, tnh c Lc 10 197,77 8 cây/ha Tính mt BQ t 08 OTC 2.500 m 2 Khu BTTN Hòn B, tnh Khánh Hòa 01 24,02 1 cây/ha Tính mt BQ t s cây thc t 8 3.2. Xác định diện tích OTC cần rút mẫu và xây dựng hệ thống OTC Cn c kt qu vùng phân b, c im phân b của loài trên ba khu vc, nhn thy mc tp trung ca các cá th ca loi ch yu VQG Bidoup-Núi B. Ti hai khu vực còn lại, qun th loi nh, s lng cá th ít v phân tán. Do vy vic xác nh din tích ô mu, xây dng h thng OTC thu thp các d liu nhm phân tích các c im sinh thái ch c tp trung trên vùng phân b ca loi ti VQG Bidoup- Núi B. Kết quả đã xác định diện tích ô mẫu là 2.500 m 2 và xây dựng 71 ô mẫu (45 ô có và 26 ô không có loài Thông hai lá dẹt) rải đều trên các khu vực phân bố của loài, đại diện cho các dạng phân bố là dày, tha, rất tha và không có loài Thông hai lá dẹt. 3.3.Đặc điểm sinh thái tầng cây gỗ QXTV nơi có loài Thông hai lá dẹt phân bố 3.3.1. Phân chia các u hợp thực vật (ƯHTV) Căn cứ cách phân biệt các đơn vị phân loại cho một QXTV của Thái Văn Trừng (1978) nhng sử dụng chỉ số IV% của các loài trong quần xã làm giá trị tính toán, kết quả phân chia thành bốn ƯHTV với các đặc điểm theo Bảng 3.2. 9 Hình 3.1. Bản đồ vùng phân bố loài Thông hai lá dẹt tại VQG Bidoup-Núi Bà, tnh Lâm Đồng, VQG Ch Yang Sin, tnh c Lc v Khu BTTN Hòn Bà, tỉnh Khánh Hòa. 10 [...]... thy, ngoi tr qun th Thông hai lá dt trong HTV Trâm v + Cáp mc VN + D xanh không th mô phng tơng quan N-H bằng các hàm toán học, các qun th Thông hai lá dt trong ba HTV còn li u có th mô phng tốt bằng phân b Weibull Hình 3.48: Biu biu din phân b N-H thc nghim loi Thông hai lá dẹt c Cấu trúc phân bố cây trên mặt đất rừng Bảng 3.74 Cu trúc phân bố cây trên mt t rng ca loài Thông hai lá dẹt trong 04 HTV... Bng 3.75: Kim tra quan h sinh thái gia loi Thông hai lá dt vi các loi quan trng trong QXTV n n nAB nA P(A) P(B) P(AB) Loi A Loi B 2 Quan h A B B(d) Thông hai lá Cáp mc Ngu nhiên 9 18 36 8 0,63 0,76 0,51 0,12 1,04 dt Bidoup Thông hai lá Cáp mc VN 9 18 Ngu nhiên 36 8 0,63 0,76 0,51 0,12 1,04 dt Thông hai lá D xanh Quan h âm 13 26 32 0 0,63 0,82 0,45 -0,36 9,17 dt Thông hai lá Kha th Ngu nhiên 19 18...Bng 3.3 Đặc điểm của các ƯHTV Tên u hp thc Tng IV Tng IV% vt % ca 9 ca các loi u loi u th th có IV tham gia %>3% vo u hp + Cáp Trâm vỏ mc VN + D xanh c Bidoup Cáp m + Trâm v + Thông 5 lá IV% BQ S loài OT Thông C hai lá dt trong u hp 45,83% 20,41% 2,59% 10 51,42% 23,27% 3,57% 7 44,92% 23,87% 5,64% 18 51,79% 35,50% 9,65% 10 Trâm trng + Trâm v + D xanh + Thông hai lá dt Thông hai lá dt + Cáp mc... tơng đối tốt không gian trên mt t ni chúng phân bố 3.4 Đặc điểm sinh thái của quần thể Thông hai lá dẹt 3.4.1 Đặc điểm cấu trúc quần thể a Cấu trúc thế hệ N-D Bảng 3.62 Đc im phân b N-D của loài Thông hai lá dt Tên HTV c im phân b N-D thc Dng mô nghim phng tt nht Không mô Trâm v - Có dng nhiu nh, thiu vng phng c + Cáp mc cây nhiu cp kính; bng các VN + D - T l lp cây non v k cn trong 16 xanh qun th... th Thông hai lá dt trong HTV Trâm v + Cáp mc VN + D xanh không th mô phng tơng quan N-D bằng các 17 hàm toán học, các qun th Thông hai lá dt trong ba HTV còn li u có th mô phng tt bng c ba dng hm toán học, trong đó dng hm Mayer mô phng tt nht b Cấu trúc tầng thứ Bảng 3.73 Đc im phân b N-H của loi Thông hai lá dt trong 4 HTV Tên HTV Trâm v + Cáp mc VN + D xanh Cáp mc Bidoup + Trâm v + Thông 5 lá. .. trung cao 1.500 m -1.700 m, phân b cm, tp trung trên nh dông, i - Đặc điểm sinh thái của QXTV: Có thể phân ra làm 4 ƯHTV, trong đó chỉ số IV% của Thông hai lá dẹt tăng dần từ thấp, trung bình, cao và rất cao theo các ƯHTV; QXTVcó tính ĐDSH khá cao,trong 04 ƯHTV thì ƯH Trâm trắng + Trâm vỏ đỏ + Dẻ xanh + Thông hai lá dẹt có tính giàu có về loài và độ đồng đẳng cao nhất; cấu trúc thế hệ tuân theo quy luật... tiu hon cnh rng thc s thun li cho s tái sinh, sinh trng v phát trin 3.4.2 D báo mi quan h sinh thái gia loi Thông hai lá dt vi các loi u th khác trong QXTV Kt qu nghiên cu cho thy loi Thông hai lá dt (Pinus krempfii) có mi quan h h tr vi loi Hng quang (Rhodoleia championii) v quan h bi xích vi loi D xanh (Lithocarpus pseudosundaicus) và có mi quan h ngu nhiên vi các loi Cáp mc Bidoup (Craibiodendron... -0,11 0,91 dt nguyên Thông hai lá Hng quang 6 16 Quan h 39 10 0,63 0,77 0,55 0,29 5,94 dt dng Thông hai lá Kha th nhím 8 20 Ngu nhiên 37 6 0,63 0,80 0,52 0,06 0,29 dt Thông hai lá Trâm trng Ngu nhiên 0 24 45 2 0,63 0,97 0,63 0,22 3,52 dt Thông hai lá Trâm v Ngu nhiên 5 21 40 5 0,63 0,86 0,56 0,11 0,89 dt 21 t hp bin tìm phng trình biu din có h s tng quan cao nht v các giá tr P ca các bin s l nh nht... trng (Syzygium wightianum) v Trâm v (Syzygium zeylanicum) (Bảng 3.6) 3.4.3 Nghiên cu các nhân t sinh thái ch yu nh hng n mt phân b ca loi Thông hai lá dt Kt qu phân tích a bin đã cho thấy bin 1/N Thong (mật độ loài Thông hai lá dẹt) có mi quan h vi 4 bin l Uuhop (loại u hợp), 1/Caodo (Cao độ), Vido (Vĩ độ) v Vitri (Vị trí của OTC là chân, sờn, đỉnh) Thit lp mô hình quan h gia bin ph thuc l 1/NThong... He 12 bin ng không ln gia các u hp (ƯH); Ch s Renyi H cho thy ƯH Thông hai lá dt + Cáp mc Bidoup + Cáp mc VN + D xanh có tính a dng cao nht, tip theo l ƯH Trâm trng + Trâm v + D xanh + Thông hai lá dt Hai ƯH còn lại có tính ĐDSH thp nht, trong đó ƯH Trâm trng + Trâm v + D xanh + Thông hai lá dt giu hn v s loi nhng phân b ít ng u hn ƯH Cáp mc Bidoup + Trâm v + Thông 5 lá Hình 3.8: Biu biu din ch . quan h sinh thái gi a lo i Thông hai lá d t v i các lo i u th khác trong QXTV; xác định các nhân tố sinh thái chủ yếu ảnh h ng đến m t phân b lo i Thông hai lá d t. 2.2. Phơng pháp nghiên cứu 2.2.1 hnh mã h a các nhân t sinh thái nh tính và sử dụng các nhân tố sinh thái nh lng phân tích mối quan h a bin gia mt Thông hai lá dt vi các nhân t sinh thái (y i ) = f(x i ), trong ó x i l các. 26 ô không có loài Thông hai lá dẹt) rải đều trên các khu vực phân bố của loài, đại diện cho các dạng phân bố là dày, tha, rất tha và không có loài Thông hai lá dẹt. 3.3 .Đặc điểm sinh thái tầng