Nghiên cứu tái sinh tự nhiên dưới tán rừng thông mã vĩ (pinus massoniana lamb) tại vườn quốc gia tam đảo vĩnh phúc

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Tam Đảo dãy núi cao, chạy dài 80 km nằm độc lập Trung tâm miền Bắc Việt Nam Núi Tam Đảo có nhiều tài nguyên quý, nhiều tác dụng tốt phục vụ cho sống người bảo vệ môi trường sống, điều tiết cung cấp nước, môi trường sống 2.000 loài thực vật hàng ngàn loài động vật, côn trùng, nơi phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học tốt Trong thời gian qua Nhà nước quan tâm đến công tác bảo vệ rừng để bảo vệ môi trường sống, bảo vệ đa dạng sinh học Thể qua chiến lược xây dựng hệ thống khu rừng phòng hộ, rừng đặc dụng, giảm thiểu việc khai thác gỗ rừng tự nhiên, thực có hiệu chương trình trồng triệu rừng Vườn Quốc gia (VQG) Tam Đảo thành lập với tổng diện tích tự nhiên 36.883 nằm địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc, Thái Nguyên Tuyên Quang Rừng Thông mã vĩ kiểu rừng trồng có quy mô lớn Vườn Quốc gia Tam Đảo với diện tích 1000 hectare trồng từ năm 1890 thời Pháp thuộc, trải qua nhiều năm sau diện tích rừng trồng Thông mã vĩ ngày nhân rộng từ chân lên đến độ cao khoảng 800 m so với mực nước biển Đây khu rừng tiếp nối với rừng nguyên sinh thứ sinh đỉnh Vườn, có ý nghĩa quan trọng giá trị môi trường mà giá trị nhân văn địa bàn Tam Đảo Từ Vườn thành lập (1996) đến nay, rừng Thông mã vĩ bảo vệ nghiêm ngặt Chính với khu rừng lớn liền kề rừng nguyên sinh thứ sinh suốt thời gian dài, rừng Thông mã vĩ Tam Đảo có số lượng lớn loài tái sinh tán rừng, nhiều loài gỗ có giá trị cao mặt kinh tế hay có giá trị cao tính đa dạng sinh học, trình tái sinh sở quan trọng để chuyển hóa rừng trồng Thông thành rừng địa tự nhiên có giá trị cao Tuy nhiên, chưa có đề tài nghiên cứu sâu trình tái sinh tự nhiên Tam Đảo, luận văn xây dựng nhằm giúp phần tìm hiểu kỹ trình tái sinh tự nhiên Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên giới Tái sinh rừng trình sinh học mang tính đặc thù hệ sinh thái rừng Biểu đặc trưng tái sinh rừng xuất hệ loài gỗ nơi có hoàn cảnh rừng (hoặc rừng chưa lâu): tán rừng, lỗ trống rừng, rừng sau khai thác, đất rừng sau làm nương đốt rẫy Vai trò lịch sử hệ thay thế hệ gỗ già cỗi Vì vậy, tái sinh rừng, hiểu theo nghĩa hẹp, trình phục hồi lại thành phần rừng, chủ yếu tầng gỗ Sự xuất lớp nhân tố làm phong phú thêm số lượng thành phần loài hệ sinh thái rừng (thực vật, động vật, vi sinh vật), đóng góp vào việc hình thành tiểu hoàn cảnh rừng làm thay đổi trình trao đổi vật chất lượng diễn hệ sinh thái Do đó, tái sinh rừng hiểu theo nghĩa rộng tái sinh hệ sinh thái rừng Tái sinh rừng thúc đẩy việc hình thành cân sinh học rừng, đảm bảo cho rừng tồn liên tục bảo đảm cho việc sử dụng rừng thường xuyên Đặc điểm sinh vật học, sinh thái học loài tái sinh, điều kiện địa lý tiểu hoàn cảnh rừng sở tự nhiên quan trọng có tác dụng định, chi phối hình thành nên quy luật tái sinh rừng Ở vùng tự nhiên khác nhau, tái sinh rừng diễn theo quy luật khác Tái sinh rừng nhiệt đới tự nhiên vấn đề phức tạp Kinh nghiệm thực tiễn cho thấy việc áp dụng máy móc phương thức tái sinh kinh điển vùng ôn đới vào nước nhiệt đới nói chung Việt Nam nói riêng mang lại kết mong muốn Ở đây, khẳng định lại lần nữa, tái sinh rừng không tượng sinh học mà tượng địa lí Những kiến thức sinh thái tái sinh rừng bao gồm mối quan hệ loài tái sinh với hoàn cảnh sinh thái, đặc biệt tiểu hoàn cảnh rừng, mối quan hệ sinh vật hệ sinh thái rừng có ý nghĩa quan trọng việc nghiên cứu quy luật tái sinh loại hình rừng cụ thể sở khoa học quan trọng cho việc đề xuất biện pháp tái sinh rừng có hiệu Do phát triển công nghiệp kỷ 19, lâm nghiệp hình thành xu hướng thay rừng tự nhiên rừng trồng nhân tạo có suất cao đáp ứng yêu cầu kinh tế Nhưng sau thất bại tái sinh nhân tạo Đức số nước vùng nhiệt đới, nhiều nhà khoa học nêu hiệu “Hãy quay trở lại với tái sinh tự nhiên” Đặc điểm tái sinh rừng nhiều nhà khoa học quan tâm đến hệ tái sinh có tổ thành giống hay khác biệt với tổ thành tầng cao (Mibbread, 1930; Richards, 1933[19]; Baur, 1964; Aubrerille, 1938)[16] Qua làm sáng tỏ thêm khái niệm tái sinh rừng, góp phần tạo sở khoa học cho nghiên cứu tái sinh rừng Với rừng nhiệt đới số lượng loài đơn vị diện tích lớn, tổ thành loài phức tạp, nên kinh doanh loài khó mang lại hiệu mong muốn Trong thực tiễn lâm sinh người ta tập trung nghiên cứu loài đáp ứng mục đính kinh doanh nhu cầu thị trường Vấn đề tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới thảo luận nhiều hiệu phương thức xử lý lâm sinh đến tái sinh rừng loài mục đích kiểu rừng Qua nhà lâm sinh học xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh, công trình Kennedy (1935), Lancaster (1953) Taylor (1854), Jones (1960), Foggie (1960), Rosevear (1974) Nigiêria Gana, Schultz (1960) Xurinam với phương thức chặt dần tái sinh tán rừng, Brooks (1941), Ayoliffe (1952) với phương thức chặt dần nhiệt đới (T.S.S) Trinidat Griffith (1947), Barnerji (1959) với phương thức chặt dần nâng cao vòm Andamann [20] Công trình Bernard (1951-1954), Wyatt Smith (1961, 1963) với phương thức rừng tuổi Malaysia, Nichalson (1958) Bắc Borneo, Donis Maudova (19541951)[32] với phương thức đồng hoá tầng Zaia Chi tiết bước xử lý hiệu phương thức tái sinh Baur (1964) tổng kết tác phẩm “Cơ sở sinh thái học kinh doanh rừng mưa”.[1] Ở rừng nhiệt đới, tượng tái sinh có nhiều điểm khác biệt Van Steenis (1956) [33] nêu hai đặc điểm tái sinh phổ biến Đó tái sinh phân tán liên tục loài chịu bóng kiểu tái sinh vệt loài ưa sáng Ngoài theo nhận xét A Obrevin (1938) nghiên cứu khu rừng nhiệt đới Châu Phi, đưa lý luận khảm tuần hoàn hay lý luận tái sinh tuần hoàn, phần lý giải cho tượng hạn chế Vì vậy, lý luận ông sức thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tiễn sản xuất biện pháp điều khiển tái sinh rừng theo mục tiêu kinh doanh đề Với phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống Lowdermilk (1972) [30] với diện tích ô đo đếm thông thường 1-4m2 Diện tích ô đo đếm nhỏ nên thuận lợi điều tra nhiên số lượng ô phải đủ lớn phản ảnh thực trạng trình tái sinh Để giảm sai sót nghiên cứu thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (1950)[34] đề nghị phương pháp điều tra chuẩn đoán mà theo kích thước ô đo đếm thay đổi tùy theo giai đoạn phát triển tái sinh trạng thái rừng khác H.Lamprecht (1989)[31] vào nhu cầu ánh sáng loài suốt trình sống để phân chia rừng nhiệt đới thành nhóm ưa sáng, nhóm trung sinh nhóm chịu bóng Kết cấu quần thụ lâm phần có ảnh hưởng đến tái sinh rừng ID.Yurkevich (1960) chứng minh độ tàn che tối ưu cho phát triển bình thường đa số loài gỗ 0,6-0,7 Các công trình nghiên cứu phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới, đáng ý công trình nghiên cứu P.W Richards (1952)[19] Ở châu Phi, sở số liệu thu thập được, Taylor (1954), Bennard (1955) xác định tái sinh rừng nhiệt đới thiếu hụt, cần phải bổ sung cách trồng rừng Các tác giả nghiên cứu tái sinh rừng nhiệt đới châu Á như: Budowski (1956); Bara (1954); Catinot (1965) lại có nhận định rằng: Dưới tán rừng nhiệt đới, nhìn chung có đủ số lượng tái sinh có giá trị kinh tế, biện pháp lâm sinh đề cần thiết để bảo vệ tái sinh sẵn có tán rừng, (Dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên, 1996) [4] Đối với rừng nhiệt đới nhân tố sinh thái ánh sáng, độ ẩm đất, kết cấu quần thụ, bụi, thảm tươi nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến trình tái sinh rừng, có nhiều công trình công bố vấn đề Baur G.N (1962)[1] cho rằng, thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát triển nảy mầm phát triển mầm ảnh hưởng thường không rõ ràng Nhìn chung rừng nhiệt đới, tổ thành mật độ tái sinh thường lớn, số lượng loài có giá trị kinh tế thường không nhiều ý hơn, loài có giá trị kinh tế thấp thường nghiên cứu, đặc biệt tái sinh phục hồi sau nương rẫy Độ khép tán quần thụ có ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ sức sống Trong công trình nghiên cứu mối quan hệ qua lại quần thụ V.G.Karpov (1990) đặc điểm phức tạp quan hệ cạnh tranh dinh dưỡng đất khoáng, độ ẩm tính không quan hệ thực vật, tùy thuộc đặc điểm sinh vật học, tuổi điều kiện sinh thái quần thể thực vật (Dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 2002)[26] Trong nghiên cứu tái sinh rừng người ta nhận thấy tầng cỏ bụi qua thu nhận ánh sáng, độ ẩm nguyên tố khoáng tầng đất mặt ảnh hưởng xấu đến tái sinh loài gỗ Những quần thụ kín tán, đất khô nghèo dinh dưỡng khoáng thảm cỏ bụi sinh trưởng nên ảnh hưởng không đáng kể đến tái sinh Những lâm phần qua khai thác, thảm cỏ có điều kiện phát sinh mạnh nhân tố ảnh hưởng xấu đến tái sinh rừng Ghent A W (1969) [30] đề nghị, thảm mục, chế độ thuỷ nhiệt, tầng đất mặt với tái sinh rừng cần làm rõ Nghiên cứu khả tái sinh thực vật sau nương rẫy từ 1-20 năm vùng Tây Bắc Ấn Độ, Ranmaksishnan (1981,1982) cho biết số đa dạng loài thấp Chỉ số loài ưu đạt đỉnh cao pha đầu trình diễn giảm dần theo thời gian bỏ hóa Long Chun cộng (1993) nghiên cứu đa dạng thực vật hệ sinh thái nương rẫy Xishhuang banna tỉnh Vân Nam, Trung Quốc nhận xét: Tại Baka nương rẫy bỏ hóa năm có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật, bỏ hóa 19 năm có 60 họ, 134 chi, 167 loài thực vật (Dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000)[2] Tái sinh tự nhiên thảm thực vật sau nương rẫy số tác giả nghiên cứu Saldarriaga (1991) nghiên cứu rừng nhiệt đới Colombia Venezuela nhận xét: sau bỏ hóa, số lượng loài thực vật tăng dần từ ban đầu đến rừng thành thục, thành phần loài phụ thuộc tỷ lệ loài nguyên thủy mà sống sót từ thời gian đầu trình tái sinh, thời gian phục hồi khác nhau, phụ thuộc vào mức độ, tần số canh tác khu vực (Dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000)[2] Kết nghiên cứu Lambertetal (1989), Waner (1991), Rouw (1991) [29] cho thấy trình diễn sau nương rẫy sau: đám nương rẫy loài cỏ xâm chiếm, sau năm loài gỗ tiên phong gieo giống từ vùng lân cận hỗ trợ cho việc hình thành quần thụ loài gỗ, tạo tiểu hoàn cảnh thích hợp cho sinh trưởng Những loài gỗ tiên phong chết sau 5-10 năm thay dần loài mọc chậm, ước tính cần phải hàng trăm năm nương rẫy cũ chuyển thành loài hình rừng gấn với dạng nguyên sinh ban đầu Các công trình nghiên cứu trích dẫn đây, phần làm sáng tỏ đặc điểm tái sinh rừng tự nhiên rừng nhiệt đới, sở để xây dựng phương thức tái sinh Trong nghiên cứu, việc điều tra đánh giá tái sinh cần lựa chọn phương pháp phù hợp với đối tượng nghiên cứu Cần phân chia giai đoạn tái sinh nhân tố ảnh hưởng đến tái sinh tự nhiên Trong điều kiện định, cần xác định đối tượng giới hạn nghiên cứu cho loại hình rừng cụ thể 1.2 Ở Việt Nam Nghiên cứu quy luật tái sinh tự nhiên diễn thứ sinh ưu hợp thực vật rừng nhiệt đới, Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978)[28] nhận định: Sự phát sinh loại hình quần thể có thành phần loài khác nghiên cứu đầy đủ trước nên cho rừng nhiệt đới quần hợp mà có loài ưu thế, đề nghị lấy kiểu thảm thực vật làm đơn vị thảm thực vật Đã có nhiều nghiên cứu tái sinh tự nhiên tán rừng trồng rừng tự nhiên nước ta Kết nghiên cứu tái sinh thường đề cập công trình nghiên cứu thảm thực vật, báo cáo khoa học phần công bố tạp chí Ở miền Bắc nước ta từ 19621969, Viện điều tra quy hoạch rừng điều tra tình hình tái sinh tự nhiên theo “loại hình thực vật ưu thế” rừng thứ sinh Yên Bái (1965), Hà Tĩnh (1966), Quảng Bình (1969) Lạng Sơn (1969) Đáng ý công trình điều tra tái sinh tự nhiên vùng Sông Hiếu (19621964) phương pháp đo đếm điển hình Kết điều tra Vũ Đình Huề (1975)[10] tổng kết báo cáo khoa học “Khái quát tình hình tái sinh tự nhiên rừng miền Bắc Việt Nam” Theo báo cáo đó, tái sinh tự nhiên rừng miền Bắc Việt Nam mang đặc điểm tái sinh rừng nhiệt đới, cụ thể rừng nguyên sinh, tổ thành loài tái sinh tương tự tầng gỗ, tán rừng thứ sinh tồn nhiều loài gỗ mềm giá trị, tượng tái sinh theo đám thể rõ nét tạo nên phân bố số không đồng mặt đất rừng Từ kết đó, tác giả xây dựng biểu đánh giá tái sinh áp dụng cho đối tượng rừng rộng miền Bắc nước ta Khi nghiên cứu thảm thực vật rừng Việt Nam, Thái Văn Trừng (1978)[28] nhấn mạnh tới ý nghĩa điều kiện ngoại cảnh đến giai đoạn phát triển tái sinh Theo tác giả, ánh sáng nhân tố sinh thái khống chế điều khiển trình tái sinh tự nhiên rừng nguyên sinh lẫn rừng thứ sinh Trần Ngũ Phương (1970) [18] nghiên cứu kiểu rừng nhiệt đới mưa mùa rộng thường xanh có nhận xét “rừng tự nhiên tác động người khai thác làm nương rẫy, lặp lặp lại nhiều lần kết cuối hình thành đất trống, đồi núi trọc Nếu để thảm thực vật hoang dã tự phát triển lại, sau thời gian dài trảng bụi, trảng cỏ chuyển dần lên dạng thực bì cao thông qua trình tái sinh tự nhiên cuối rừng phục hồi dạng gần giống trạng thái rừng ban đầu” Ảnh hưởng biện pháp lâm sinh tới tái sinh tự nhiên quần xã thực vật số tác giả nghiên cứu Phùng Ngọc Lan (1984)[14], Hoàng Kim Ngũ [17] (1984), Nguyễn Duy Chuyên (1985), Nguyễn Ngọc Lung [15](1985) Công trình nghiên cứu Nguyễn Văn Trương (1983)[23] đề cập đến mối quan hệ cấu trúc rừng với tái sinh tự nhiên rừng hỗn loài Hiện tượng tái sinh lỗ trống rừng thứ sinh vùng Hương Sơn-Hà Tĩnh Phạm Đình Tam (1987) [21] làm sáng tỏ Theo tác giả, số lượng tái sinh xuất nhiều lỗ trống khác Lỗ trống lớn, tái sinh nhiều hẳn nơi kín tán Từ tác giả đề xuất áp dụng phương thức khai thác chọn, tái sinh tự nhiên Nguyễn Duy Chuyên (1988)[3] nghiên cứu cấu trúc, tăng trưởng trữ lượng tái sinh tự nhiên rừng thường xanh rộng hỗn loài cho ba vùng (Sông Hiếu, Yên Bái, Lạng Sơn), khái quát đặc điểm phân bố nhiều loài có giá trị kinh doanh biểu diễn hàm lý thuyết Từ làm sở định hướng giải pháp lâm sinh cho vùng sản xuất nguyên liệu Một số tác giả khác có công trình nghiên cứu tái sinh tự nhiên mà đối tượng nhóm loài loài cụ thể Công trình nghiên cứu Đinh Quang Diệp (1993)[6] nghiên cứu tiến trình tái sinh ảnh hưởng số nhân tố đến giai đoạn tái sinh nhóm loài họ Dầu, từ tác giả đề nghị số nguyên tắc khai thác, xúc tiến, bảo vệ, nuôi dưỡng tái sinh cho đối tượng rừng khộp vùng EaSúp ĐăkLăk Dựa vào mật độ tái sinh, Vũ Đình Huề (1969) [9]đã phân chia khả tái sinh rừng thành cấp, cấp tốt có mật độ tái sinh lớn 12.000 cây/ha, cấp trung bình có mật độ từ 4.0008.000 cây/ha, cấp xấu có mật độ tái sinh từ 2.000  4.000 cây/ha Tuy nhiên, nghiên cứu trọng đến số lượng tái sinh Khi bàn vấn đề đảm bảo tái sinh khai thác, Phùng Ngọc Lan (1984) [14]đã nêu kết tra dặm hạt Lim xanh tán rừng Lâm trường Hữu Lũng (Lạng Sơn) Ngay từ giai đoạn nẩy mầm, Bọ xít nhân tố sinh vật gây ảnh hưởng đáng kể đến tỷ lệ nẩy mầm Tiếp theo đề tài trên, tác giả nghiên cứu tiếp nêu lên cần thiết việc bảo vệ phát triển Lim xanh, đồng thời đề số biện pháp kỹ thuật xử lý hạt giống, gieo trồng loài Theo tác giả kết luận không nên trồng Lim xanh loài 10 Khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên rừng chặt chọn Lâm trường Hương Sơn - Hà Tĩnh Trần Xuân Thiệp (1995) [27]đã định lượng tái sinh tự nhiên trạng thái rừng khác Để đảm bảo mức độ tái sinh vốn rừng Ngã Đôi cần giữ trữ lượng mức tối thiểu từ 170200m3/ha (trạng thái rừng IIIA3) Tác giả thống kê tái sinh theo cấp chiều cao, tái sinh có triển vọng có chiều cao  1,5m Khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên sau khai thác chọn Lâm trường Hương Sơn Hà Tĩnh, Trần Cẩm Tú (1998) [24] cho rằng: áp dụng phương thức xúc tiến tái sinh tự nhiên đảm bảo khôi phục vốn rừng, đáp ứng mục tiêu quản lý, sử dụng tài nguyên bền vững Tuy nhiên, giải pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phải có tác dụng thúc đẩy tái sinh mục đích sinh trưởng phát triển tốt, khai thác phải đồng nghĩa với tái sinh rừng, phải trọng điều tiết tầng tán rừng đảm bảo cho tái sinh phân bố toàn diện tích Để cải thiện tổ thành rừng loại bỏ loài phi mục đích cần phải thực giải pháp lâm sinh (chặt mở tán, phát dây leo, bụi ) trước khai thác dọn vệ sinh rừng sau khai thác Nguyễn Minh Đức (1998)[7] nghiên cứu đặc điểm số nhân tố sinh thái tán rừng ảnh hưởng chúng đến tái sinh loài Lim xanh Vườn quốc gia Bến En - Thanh Hoá Theo tác giả việc tác động vào lớp tái sinh nói chung, tái sinh Lim xanh nói riêng phải dựa vào mối quan hệ cường độ ánh sáng độ ẩm tán rừng thông qua việc điều chỉnh độ tàn che Từ đó, tác giả đề xuất biện pháp nuôi dưỡng xúc tiến tái sinh loài Lim xanh Trần Ngũ Phương (1999)[18] nghiên cứu quy luật phát triển rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam, nhấn mạnh trình diễn thứ sinh rừng tự nhiên Theo tác giả rừng tự nhiên có nhiều tầng, tầng già cỗi, tàn lụi tiêu vong tầng thay 69 khoảng cách cấp 4, có chiều cao 3-4m nhiều chiếm 22.68% thấp có chiều cao 1m chiếm 6.19% Về chiều cao trung bình tái sinh theo khoảng cách tới rừng tự nhiên, khoảng cách cấp tái sinh có chiều cao trung bình cao (4.09m) thấp khoảng cách cấp (3.26m) Kiểm tra chiều cao tái sinh khoảng cách khác cho thấy ảnh hưởng khoảng cách tới rừng tự nhiên không ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng chiều cao tái sinh tán rừng Thông mã vĩ Điều chứng tỏ, sinh trưởng tái sinh chịu chi phối cấu trúc rừng Thông mã vĩ điều kiện lập địa Về độ đa dạng mức độ ưu thế, mức độ ưu tái sinh tán rừng Thông mã vĩ khoảng cách với rừng tự nhiên khác thấp Ngược lại độ đa dạng loài tái sinh khoảng cách khác cao Cao khoảng cách cấp thấp khoảng cách cấp Hình 4.10: Biểu đồ phân bố số theo chiều cao khoảng cách tới rừng tự nhiên 70 Bảng 4.33: Ảnh hưởng khoảng cách rừng tự nhiên đến tái sinh tán rừng trồng Thông mã vĩ Cấp Cấp Cấp Cấp 500m Khoảng cách Htb Số Cấp chiều cao (m) h