Nghiên cứu đặc trưng của một số trạng thái thảm thảm thực vật rừng tại khu bảo tồn thiên nhiên hữu liên, hữu lũng, tỉnh lạng sơn

Vì vậy, đề tài: "Nghiên cứu đặc trưng của một số trạng thái thảm thực vật rừng tại khu bảo tồn thiên nhiên Hữu Liên, Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn” đã được lựa chọn để nghiên cứu nhằm đánh gi

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Đinh Thị Phượng

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới thầy PGS.TS Phạm Văn Điển người trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, cán bộ nhân viên khoa Sau Đại học và Trường Đại học Lâm nghiệp Để có thể hoàn thành luận văn, tôi cũng đã nhận được sự giúp đỡ về tài liệu của Hạt kiểm lâm, Ban quản lý khu bảo tồn thiên nhiên Hữu Liên, các phòng chức năng , ủy ban nhân dân xã Hữu Liên Tôi xin cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp

đã giúp đỡ, động viên, dành tình cảm và điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn

Tác giả luận văn

Đinh Thị Phượng

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các bảng v

Danh mục các hình vi

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Ở ngoài nước 3

1.1.1 Nghiên cứu đặc trưng về tổ thành và tính đa dạng loài cây 3

1.1.2 Nghiên cứu đặc trưng về cấu trúc rừng 5

1.2 Ở trong nước 9

1.2.1 Nghiên cứu đặc trưng về tổ thành và tính đa dạng loài cây 9

1.2.2 Nghiên cứu đặc trưng về mối quan hệ giữa các loài cây 13

1.2.3 Nghiên cứu đặc trưng về cấu trúc rừng 15

1.2.4 Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo tồn rừng 18

1.3 Thảo luận 19

1.3.1 Thành quả nghiên cứu 19

1.3.2 Tồn tại nghiên cứu 20

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Mục tiêu và giới hạn của đề tài: 22

2.1.1 Mục tiêu 22

2.2 Nội dung nghiên cứu 22

2.2.1 Tổ thành và tính đa dạng loài cây 22

2.2.2 Mối quan hệ giữa các loài cây 22

2.2.3 Đặc trưng cấu trúc thảm thực vật rừng 22

2.2.4 Đề xuất một số giải pháp nhằm duy trì giá trị bảo tồn của rừng Hữu

Liên 23

2.3 Phương pháp nghiên cứu 23

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 23

2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu 25

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN HỮU LIÊN 35

3.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 35

3.1.1 Vị trí địa lý 35

3.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 35

3.1.3 Đặc điểm đá mẹ, đất đai 36

3.1.4 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 36

3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 38

3.2.1 Dân tộc, dân số, lao động và phân bố dân cư 38

3.2.2 Đặc điểm kinh tế 39

3.2.3 Đặc điểm tài nguyên thiên nhiên 42

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44

4.1 Tổ thành và tính đa dạng loài cây 44

4.1.1 Tổ thành loài cây 44

4.1.2 Các chỉ số đa dạng loài cây 53

4.1.3 Dạng sống thực vật 55

4.2 Mối quan hệ giữa các loài cây 55

4.3 Đặc trưng cấu trúc thảm thực vật rừng 58

4.3.1 Tầng cây cao 58

4.3.2 Tầng cây tái sinh 65

4.3.3 Cây bụi thảm tươi 70

4.4 Đề xuất một số giải pháp nhằm duy trì giá trị bảo tồn của rừng Hữu Liên 71 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ BIỂU

DANH MỤC CÁC BẢNG

4.1 Công thức tổ thành theo số cây và số loài tham gia 46 4.2 Tổng số loài và loài ưu thế sinh thái ở các trạng thái thực vật 48 4.3 Các loài cây gỗ có chỉ số IV > 5% ở trạng thái rừng giàu 48 4.4 Các loài cây gỗ có chỉ số IV > 5% ở trạng thái rừng trung bình 50 4.5 Các loài cây gỗ có chỉ số IV > 5% ở trạng thái rừng nghèo 51

4.7 Số lượng và tỉ lệ % các nhóm phổ dạng sống 55 4.8 Trị số PCA của các loài cây trong khu vực nghiên cứu 57 4.9 Mật độ, độ tàn che và chỉ số diện tích tán rừng 59 4.10 Các đại lượng sinh trưởng của tầng cây cao 60

4.11 Kết quả mô phỏng và kiểm tra giả thuyết về luật phân bố

4.12 Kết quả mô phỏng và kiểm tra giả thuyết về luật phân bố

4.13 Một số chỉ tiêu phản ánh đặc điểm tầng cây tái sinh 66

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong quản lý rừng, tác động lâm sinh là biện pháp kỹ thuật then chốt

để cải thiện và làm cho rừng có cấu trúc phù hợp nhất với mục đích quản lý, nhằm đáp ứng được các yêu cầu đặt ra cho từng loại hình kinh doanh, bảo tồn rừng Tuy nhiên, do thiếu những nghiên cứu cơ bản về hệ thống cấu trúc và tái sinh rừng nên ở nhiều nơi người ta không dám tác động vào rừng bằng bất

kỳ biện pháp kỹ thuật nào hoặc nếu có thì hiệu quả của các biện pháp kỹ thuật cũng không cao gây nhiều hậu quả tiêu cực tới rừng

Trên quan điểm sinh thái, đặc điểm cấu trúc thể hiện rõ mối quan hệ qua lại giữa các thành phần của hệ sinh thái rừng và giữa chúng với môi trường Mỗi khu vực, mỗi điều kiện sinh thái khác nhau sẽ cho những khu rừng có tính đặc thù khác nhau cần được nghiên cứu Việc nghiên cứu, xây dựng cơ sở khoa học cho công tác quản lý, bảo vệ, phục hồi và sử dụng hợp

lý rừng tự nhiên là rất cần thiết Trong đó, nghiên cứu cấu trúc thảm thực vật rừng là một khâu cơ bản không thể thiếu Đối với công tác phục hồi rừng tự nhiên, nghiên cứu cấu trúc rừng cho phép đưa ra những quyết định quan trọng như: để rừng tái sinh tự nhiên hay trồng bổ sung, nếu trồng bổ sung thì trồng loài gì, trồng với mật độ nào, kích thước cây con là bao nhiêu và trồng bổ sung theo đám hay trồng đều trên khắp diện tích?

Khu bảo tồn thiên nhiên Hữu Liên được thành lập theo quyết định số 57- KH ngày 12/1/1990 của Bộ Lâm Nghiệp Sau hơn 10 năm thành lập được

sự quan tâm của chính phủ và Uỷ ban nhân dân Tỉnh Lạng Sơn đã và đang thực hiện các trương trình nghiên cứu khoa học, điều tra tài nguyên rừng , lên danh lục Động- Thực vật, trương trình phục hồi sinh thái…Bước đầu cũng đánh giá được giá trị, tiềm năng và ý nghĩa của một khu bảo tồn Thiên nhiên Tuy nhiên, diện tích rừng tự nhiên đang bị suy giảm nghiêm trọng cả về số lượng lẫn chất lượng, các biện pháp kỹ thuật áp dụng ở đây chủ yếu là khoanh

nuôi, bảo vệ mà ít có biện pháp tác động mang tính đột phá phát huy tối đa sức sản xuất cũng như các chức năng có lợi khác của rừng, đồng thời vẫn bảo tồn nguồn gen và tính đa dạng sinh học

Hiện nay cũng đã có một số các công trình nghiên cứu về các lĩnh vực như; quản lý sử dụng đất, hiểu quả của rừng phòng đầu nguồn, lâm sản ngoài gỗ vv tại Khu bảo tồn thiên nhiên Hữu Liên Nghiên cứu về tổ thành và tính

đa dạng loài của một số quần xã thực vật rừng tại khu vực là còn thiếu Chưa

có nghiên cứu về mối quan hệ giữa các loài cây trong quần xã thực vật rừng nên chưa đủ cơ sở khoa học áp dụng các biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng

Vì vậy, đề tài: "Nghiên cứu đặc trưng của một số trạng thái thảm

thực vật rừng tại khu bảo tồn thiên nhiên Hữu Liên, Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn” đã được lựa chọn để nghiên cứu nhằm đánh giá thực trạng và đặc điểm

cấu trúc của các trạng thái thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu làm cơ sở khoa học đề xuất các giải pháp duy trì, bảo tồn nhằm nâng cao chất lượng rừng và các quá trình diễn ra trong hệ sinh thái rừng tự nhiên

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ở ngoài nước

Đặc trưng của thảm thực vật được đề cập ở nhiều khía cạnh khác nhau, trong đó có những đặc trưng được xem là quan trọng, như: tổ thành loài cây, tính đa dạng loài cây, mối quan hệ giữa các loài cây, cấu trúc hình thái của thảm thực vật, v.v Những nghiên cứu này thường làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp phục hồi hoặc bảo tồn rừng theo hướng ngày càng tốt hơn Sau đây là những khía cạnh cụ thể:

1.1.1 Nghiên cứu đặc trưng về tổ thành và tính đa dạng loài cây

Sự phong phú của hệ thực vật rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học ghi nhận Theo Schimper (1935) ở rừng Bắc Mỹ, trên diện tích 0,5 ha có đến 25-30 loài cây gỗ lớn; Brown (1941) cũng cho biết ở rừng mưa châu Âu hoặc Bắc Mỹ trong trường hợp cực đoan, rừng có thể bao gồm 20-25 loài cây

Trong rừng ẩm nhiệt đới châu Phi, theo Catinot R (1974) [2] có đến vài trăm loài thực vật, còn tổ thành thực vật rừng ẩm nhiệt đới ở Đông Nam Á thường có một nhóm loài ưu thế - nhóm họ dầu, chiếm 50% quần thụ

Ở châu Á, trong rừng thứ sinh nhiệt đới vùng Shanxin-Trung Quốc, Zeng và cộng sự (1998) đã thống kê khoảng 280 loài cây dược liệu, 80 loài cây có dầu

và 20 loài cây có sợi cũng như một số loài cây gỗ có giá trị khác (dẫn theo Zaizhi Z -2001 [55]) Mức độ phong phú của thành phần thực vật trong rừng thứ sinh ở Nepal cũng đã được Kanel K.R và Shrestha K (2001 [48]) điểm qua, có đến 6.500 loài cây có hoa và 4.064 loài cây không hoa, trong đó có trên 1.500 loài nấm và hơn 350 loài địa y

Whittaker (1975) [554] và Sharma (2003) [51] phân biệt 3 loại đa dạng sinh học loài khác nhau đó là đa dạng alpha (α), đa dạng beta (β) và đa dạng gama (γ) Hầu hết các nghiên cứu phân tích đánh giá về thảm thực vật đều áp dụng phương pháp Quadrat (Mishra, 1968; Rastogi, 1999 và Sharma, 2003)[20] Quadrat là một ô mẫu hay đơn vị lấy mẫu có kích thước xác định

và có thể có nhiều hình dạng khác nhau Có 4 phương pháp Quadrat có thể được áp dụng đó là: phương pháp liệt kê, phương pháp đếm, phương pháp đếm và phân tích, và phương pháp ô cố định Rastogi (1999) [49] và Sharma (2003) [51], đã đưa ra công thức tính mật độ và mật độ tương đối của loài trên mỗi ô tiêu chuẩn (quadrat)

Raunkiaer (1934) [49]; Rastogi (1999) [49] và Sharma (2003) [51] đưa

ra công thức tính tần số xuất hiện của loài trên các ô mẫu nghiên cứu

Độ phong phú được tính theo công thức của Curtis và Mclntosh (1950) Diện tích tiết diện thân là đặc điểm quan trọng để xác định ưu thế loài, Honson và Churchbill (1961), Rastogi (1999), Sharma (2003) đã đưa ra công thức tính diện tích tiết diện thân và diện tích tiết diện thân tương đối (dẫn theo Lê Quốc Huy 2005) [20]

Chỉ số giá trị quan trọng (Importance Value Index - IVI) được các tác giả Curtis & Mclntosh (1950); Phillips (1959); Mishra (1968) (dẫn theo Lê

Quốc Huy 2005) [20] áp dụng để biểu thị cấu trúc, mối tương quan và trật tự

ưu thế giữa các loài trong một quần thể thực vật

Chỉ số đa dạng sinh học loài H được áp dụng phổ biến nhất là phương pháp Shannon and Weiner (1963) [46], chỉ số mức độ chiếm ưu thế (Concentration of Dominance-Cd) được tính toán theo Simpson (1949) [52]

Breugel M V (2007) [47] đã sử dụng chỉ số entropy Rẽnyi (Hα) để phân tích tính đa dạng của rừng phục hồi sau nương rẫy ở Mexicô

1.1.2 Nghiên cứu đặc trưng về cấu trúc rừng

Cấu trúc tầng thứ

Một trong những đặc trưng nổi bật của cấu trúc rừng nhiệt đới là hiện tượng phân tầng Nhưng do tính chất phức tạp của nó nên có ý kiến không thống nhất với nhau trong cách phân chia tầng thứ Chevalier (1917), Mildbraed (1922) đã ngụ ý rằng mọi phương pháp dựa vào chiều cao của cây

để phân cây cối thành tầng đều có tính chất tùy tiện và các “tầng” đó không

có một thực tế khách quan Booberg (1932) đã lập đồ thị chiều cao của tất cả các cây gỗ đo được trong các “khu rừng bảo vệ” ở Java, và đi đến kết luận là không thể nhận ra có mấy tầng cây như các tác giả khác đã mô tả Ngược lại, nhiều tác giả khác cho rằng rừng mưa thường có từ ba đến năm tầng: Brown (1919) khi nghiên cứu rừng cây họ đậu tại Phillippin, đã cho biết là các cây gỗ lớn sắp xếp thành ba tầng khá rõ rệt Để nghiên cứu sự phân tầng trong rừng mưa ở Guana Davis và Richards P.W (1933-1934) dùng phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng Phương pháp này được đánh giá có giá trị nhất về mặt nghiên cứu lý luận cũng như về thực tiễn sản xuất, kết quả đã phân rừng hỗn giao nguyên sinh ở sông Moraballi tại Guana thành năm tầng với ba tầng cây gỗ (A,B,C), tầng cây bụi (D) và tầng mặt đất (E) Richards P.W (1936) cho biết trong rừng cây họ dầu hỗn hợp nguyên sinh ở núi Dulit tại Borneo có ba tầng cây gỗ nhưng tầng A phân biệt rõ ràng còn tầng B và C khó xác định rõ ranh giới, ngoài ra còn có tầng cây bụi và tầng thực vật mặt

đất; năm 1939 ông cũng phân rừng hỗn hợp nguyên sinh Nigeria thành năm tầng với ba tầng cây gỗ Vaughan và Weihe (1941) nhận thấy rằng trong rừng cao đỉnh tại Moritiut sự phân tầng là có thực Bear (1946) cũng mô tả sự phân tầng rõ rệt trong rừng Trinidad với ba tầng cây gỗ, tầng cây bụi và tầng mặt đất (theo Richards P.W (1952) [29])

Bên cạnh đó, Catinot.R (1974) [2] cũng cho rằng rừng ẩm nhiệt đới có

sự phân hóa mạnh, những tầng trong quần thụ rõ nét, cụ thể là có một tầng vượt tán với những cây có chiều cao trên 40 m và những tầng bên dưới

Hiện nay, nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật rừng đã dựa vào các đặc trưng như cấu trúc và dạng sống, độ ưu thế, kết cấu hệ thực vật hoặc năng suất thảm thực vật Ngay từ nửa đầu thế kỷ 19, Humboldt và Grisebach (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm) [35] đã sử dụng dạng sinh trưởng (toàn bộ hình thái hoặc cấu trúc và trạng thái của thực vật) của các loài cây ưu thế và kiểu môi trường sống của chúng để biểu thị cho các nhóm thực vật Phương pháp hình thái của Humboldt và Grisebach được các nhà sinh thái học Đan Mạch (Warming, 1904; Raunkiaer, 1934) tiếp tục phát triển Raunkiaer đã phân chia các loài cây hình thành thảm thực vật thành các dạng sống và các phổ sinh học (phổ sinh học là tỉ lệ phần trăm các loài cây trong một quần xã có các dạng sống khác nhau) Tuy nhiên, nhiều nhà sinh thái học cho rằng phân loại hình thái, các phổ dạng sống của Raunkiaer kém ý nghĩa hơn các dạng sinh trưởng của Humboldt và Grisebach Trong các phương pháp phân loại rừng dựa theo cấu trúc và dạng sống của thảm thực vật, phương pháp dựa vào hình thái bên ngoài của thảm thực vật được sử dụng nhiều nhất

Kraft (1884) (dẫn theo Lê Ngọc Công và Hoàng Chung) [3] lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, ông chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng của cây rừng Phân cấp của Kraft phản ánh được tình hình phân hoá cây rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản và dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp với rừng thuần loài đều tuổi

Việc phân cấp cây rừng cho rừng hỗn loài nhiệt đới tự nhiên là một vấn

đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào đưa ra được phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên mà được chấp nhận rộng rãi Sampion Gripfit (1948) (dẫn theo Lê Ngọc Công và Hoàng Chung) [3], khi nghiên cứu rừng tự nhiên Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới Tây Phi có kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp cũng dựa vào kích thước và chất lượng cây rừng Richards (1952) [29] phân rừng ở Nigieria thành 6 tầng dựa vào chiều cao cây rừng

Tóm lại, sự phân tầng và phương pháp thể hiện tầng tán trong rừng mưa nhiệt đới mặc dù có nhiều ý kiến khác nhau, nhưng quan điểm có sự phân tầng rõ rệt trong rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học xác nhận

Cấu trúc tuổi

Theo Richards P.W (1952) [29], trong rừng mưa nhiệt đới có mùa khô hạn thật rõ, dựa vào vòng năm đôi khi có thể xác định được tuổi cây gỗ đại khái gần đúng và có thể dùng phương pháp này đối với một số ít loài cây trong rừng phân mùa thường xanh, nhưng trong rừng mưa điển hình với khí hậu tương đối không phân thành mùa thì vòng sinh trưởng hàng năm không phân biệt rõ rệt Do xác định tuổi cây trong rừng nhiệt đới có nhiều khó khăn, ông đã đi sâu nghiên cứu, về tình hình đại biểu cấp thể tích thấy rằng: trong các loài cây ưu thế thường gặp, có sự biến đổi rất lớn về độ nhiều trong các giai đoạn còn non; một loài cây mà trong các tầng trên chiếm tỷ lệ lớn, có thể rất nhiều đại biểu là mầm non và cây con, trong khi đó một loài cây khác, ở tầng trên cũng có nhiều không kém gì, lại có rất ít đại biểu trong số mầm non, cây con Đôi khi một loài cây trong lúc còn là mầm non thì có nhiều, nhưng đến khi là cây lớn lại hoàn toàn vắng hẳn

Cấu trúc mật độ

Theo Richards P.W (1952) [29], trong rừng mưa nhiệt đới ở Nam Mỹ

và châu Phi, mật độ lâm phần (Cây có đường kính ngang ngực 10 cm trở lên) biến động từ 390 – 1.710 cây/ha, trong đó mật độ của những cây có đường kính từ 41 cm trở lên khoảng 39 – 60 cây/ha Baur G.N (1962) [1], cũng cho biết trong rừng mưa nguyên sinh ở Mã Lai trên diện tích 1 hecta có khoảng

550 cây có đường kính từ 10 cm trở lên, trong đó những cây có đường kính trên 48 cm từ 42 – 65 cây/ha

Về mật độ tối ưu lâm phần, H Thomasius (1972) đã xây dựng lý thuyết khoảng sống và hằng số không gian sinh trưởng liên quan tới chiều cao, mật

độ và tuổi Kairukstis (1980) xác định mật độ tối ưu lâm phần theo diện tích tán và mức độ che phủ Chiabera (1982) mô hình hóa mật độ tối ưu theo tuổi

và lấy mật độ tại tuổi 100 làm gốc (dẫn theo Nguyễn Ngọc Lung (1978) [26] Nhưng các phương pháp này chỉ thích hợp cho nghiên cứu rừng thuần loài đều tuổi Đối với rừng hỗn loài khác tuổi, việc xác định tuổi lâm phần rất khó khăn, cho nên khó áp dụng đối với rừng nhiệt đới hỗn loài khác tuổi

Định lượng cấu trúc rừng

Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu và được chuyển dần từ mô

tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc mô hình hoá cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân

tố cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu có kết quả Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất Có thể kể đến một số tác giả tiêu biểu như: Rollet B (1971), Brung (1970), Loeth et al (1967) rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu cấu trúc không gian và thời gian của rừng theo hướng định lượng và dùng các mô hình toán để mô phỏng các qui luật cấu trúc (dẫn theo Trần Văn Con, (2001) [7]) Rollet B (1971) đã mô tả mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi qui, phân bố đường kính bằng các dạng phân bố xác suất (dẫn theo

Bảo Huy (1993) [21] Nhiều tác giả còn sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính loài thông theo mô hình của Schumarcher và Coil (Belly, 1973) Bên cạnh đó các dạng hàm Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Pearson, Poisson, cũng được nhiều tác giả sử dụng để mô hình hoá cấu trúc rừng

Một vấn đề nữa có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng đó là việc phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo hay ngoại mạo sinh thái Cơ sở phân loại rừng theo xu hướng này là đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và một số đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật rừng Đại diện cho hệ thống phân loại rừng theo hướng này có Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO (1973) Trong nhiều hệ thống phân loại rừng theo xu hướng này khi nghiên cứu ngoại mạo của quần

xã thực vật đã không tách rời khỏi hoàn cảnh của nó và do vậy hình thành một hướng phân loại theo ngoại mạo sinh thái Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo chủ yếu mô tả rừng ở trạng thái tĩnh Trên cơ sở nghiên cứu rừng ở trạng thái động Melekhov đã nhấn mạnh sự biến đổi của rừng theo thời gian, đặc biệt là sự biến đổi của tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau trong quá trình phát sinh và phát triển của rừng (dẫn theo Lý Thọ, (1999) [34])

1.2 Ở trong nước

1.2.1 Nghiên cứu đặc trưng về tổ thành và tính đa dạng loài cây

Nghiên cứu đặc trưng về tổ thành rừng tự nhiên ở Việt Nam trên quan điểm hệ sinh thái, Thái Văn Trừng (1963,1978,1999) [40], [41] đã dựa trên số lượng và sinh khối nhóm loài ưu thế trong rừng nhiệt đới ẩm Việt Nam để phân tích các ưu hợp và phức hợp Nhóm loài ưu thế trong các ưu hợp đề nghị không quá 10 loài, tỷ lệ cá thể của mỗi loài ưu thế chiếm 5 % và tổng số cá thể của 10 loài ưu thế đó phải chiếm 40-50 % tổng số cá thể cây của các tầng lập quần trong quần thể trên đơn vị diện tích điều tra Trường hợp độ ưu thế của các loài cây không rõ ràng gọi là các phức hợp

Longchun và cộng sự (1993) nghiên cứu về đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại Xishuang Bana tỉnh Vân Nam Trung Quốc đã nhận xét : Khi nương rẫy bỏ hoá được 3 năm thì có 17 họ, 21 chi, 21 loài Bỏ hoá 19 năm thì có 60 họ, 134 chi và 167 loài Ở Việt Nam, Phan Kế Lộc (1978) [25] đã xác định hệ thực vật miền bắc Việt Nam có 5609 loài 1660 chi và 240

họ Thái Văn Trừng (1978) [40] thống kê hệ thực vật Việt Nam có 7004 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 1850 chi, 289 họ

Phan Kế Lộc (1978) [25] điều tra phát hiện 20 loài cây có tannin thuộc họ Trinh nữ (Mimosaceae) và giới thiệu 4 loài khác mọc ở Việt Nam có tannin Hoàng Chung (1980) [5] khi nghiên cứu đồng cỏ vùng núi Bắc Việt Nam đã công bố thành phần loài thu được gồm 233 loài thuộc 54 họ và 44 bộ

Phạm Hoàng Hộ (1991 - 1992) [18] trong “Cây cỏ Việt Nam” đã thống

kê số loài hiện có của hệ thực vật là 10500 loài

Phan Nguyên Hồng (1991) [21] lập danh mục cùng với một số chỉ tiêu khác (dạng sống, môi trường, khu phân bố) của 75 loài thuộc 2 nhóm loài cây ngập mặn điển hình và cây gia nhập vào rừng ngập mặn

Lê Mộng Chân (1994) [9] điều tra tổ thành vùng núi cao Vườn quốc gia Ba Vì đã phát hiện được 483 loài thuộc 323 chi, 136 họ thực vật bậc cao

có mạch trong đó gặp 7 loài được mô tả lần đầu tiên

Trần Đình Đại (2001) [18] căn cứ vào kết quả điều tra thực địa, mẫu vật lưu giữ tại các phòng tiêu bản đã thống kê danh lục các loài thực vật tại vùng Tây bắc bộ (Lai Châu, Lào Cai, Sơn La) gồm 226 họ, 1050 chi và 3074 loài thuộc 6 ngành thực vật bậc cao có mạch

Lê Ngọc Công và Hoàng Chung (1995) [6] nghiên cứu thành phần loài, dạng sống của sa van bụi và đồi trung du Bắc Thái (cũ) đã phát hiện được 123 loài thuộc 47 họ khác nhau

Nguyễn Thế Hưng, Hoàng Chung (1995) [25] khi nghiên cứu một số đặc điểm sinh thái, sinh vật học của sa van Quảng Ninh và các mô hình sử dụng đã phát hiện được 60 họ thực vật khác nhau với 131 loài

Nguyễn Nghĩa Thìn (1997) [34] đã thống kê thành phần loài của Vườn quốc gia Tam Đảo có khoảng 2.000 loài thực vật, trong đó có 904 cây có ích thuộc 478 chi, 213 họ thuộc 3 ngành: Dương xỉ, Hạt trần và Hạt kín Các loài này được xếp thành 8 nhóm có giá trị khác nhau Năm 1998, khi nghiên cứu về

họ Thầu Dầu (Euphorbiaceae) ở Việt Nam, ông thu được 156 loài trong tổng số

425 loài của họ Thầu dầu ở Việt Nam chia làm 7 nhóm theo cách sử dụng

Lê Ngọc Công (1998) [4] khi nghiên cứu tác dụng cải tạo môi trường của một số mô hình rừng trồng ở một số tỉnh miền núi đã công bố thành phần loài gồm 211 loài thuộc 64 họ

Thái Văn Trừng (1998) [40] khi nghiên cứu về hệ thực vật Việt Nam đã

có nhận xét về tổ thành loài thực vật của tầng cây bụi như sau: trong các trạng thái thảm khác nhau của rừng nhiệt đới Việt Nam, tổ thành loài của tầng cây bụi chủ yếu có sự đóng góp của các chi Psychotria, Prismatomeris, Pavetta (họ Cà phê - Rubiaceae); chi Tabermontana (họ Trúc đào - Apocynaceae); chi Ardisia, Maesa (họ Đơn nem - Myrsinaceae) Nguyễn Nghĩa Thìn (1998)[35] khi tổng kết các công trình nghiên cứu về khu hệ thực vật ở Việt Nam đã ghi nhận có 2393 loài thực vật bậc thấp và 1373 loài thực vật bậc cao thuộc 2524 chi, 378 họ

Đặng Kim Vui (2002)[45] nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy để làm cơ sở đề xuất giải pháp khoanh nuôi, làm giàu rừng ở huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên đã kết luận: giai đoạn phục hồi 1 - 2 tuổi, thành phần loài thực vật là 72 loài thuộc 36 họ, trong đó họ Hoà thảo có số lượng lớn nhất là 10 loài, tiếp đến là họ Thầu dầu (6 loài)…; giai đoạn 3 - 5 tuổi có 65 loài thuộc 34 họ; giai đoạn 5 - 10 tuổi có 56 loài thuộc 36 họ; giai đoạn 11 - 15 tuổi có 57 loài thuộc 31 họ

Nguyễn Thế Hưng (2003) [19] đã thống kê trong các trạng thái thảm thực vật nghiên cứu ở Huyện Hoành Bồ, Thị xã Cẩm Phả (Quảng Ninh) có

324 loài thuộc 251 chi và 93 họ của 3 ngành thực vật bậc cao có mạch

Nghiên cứu định lượng đa dạng sinh học thực vật được thực hiện bằng việc ứng dụng các chỉ số đa dạng sinh học Theo hướng nghiên cứu này có thể

kể đến một số công trình nghiên cứu của các tác giả sau:

Hoàng Đình Quang và cs (2011) [28] đã ứng dụng chỉ số Simpson để nghiên cứu tính đa dạng thực vật ở VQG Bidoup - Núi Bà Viên Ngọc Nam (2011) [27] đã sử dụng các chỉ số: Độ giàu có loài (S), chỉ số phong phú Margalef (d), Độ đồng đều (E), chỉ số đa dạng Shannon (H'), chỉ số ưu thế Simpson (D, chỉ số tương đồng Pieloue (J')

Trần Văn Con (2008) [8], đánh giá về đa dạng thực vật và cấu trúc tổ thành thực vật tiến hành phân tích số loài cây gỗ (s/ha), số cá thể của mỗi loài (Ni/ha) và của lâm phần (N/ha), tính toán tỷ lệ hỗn loài (Hl), độ ưu thế (Dominance) được tính bằng giá trị quan trọng (IV%) theo Daniel Marmillod; chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H')

Ngô Kim Khôi (2002) [24], đã đưa ra một số mô hình toán định lượng đa dạng sinh học loài như chỉ số Simpson, lý thuyết thông tin (H), hàm

số liên kết Shannon -Wearer (H'), Chỉ số hợp lý (J) cho 7 trạng thái rừng ở VQG Bạch Mã,

Thừa Thiên Huế

Lê Thành Công và cs (2009) [9] đã đánh giá đa dạng sinh học theo cách tiếp cận định lượng sử dụng phương pháp tính toán các chỉ số đa dạng sinh học: IVI, H, Cd, A/F cho đặc dụng Hương Sơn

Lê Quốc Huy (2005) [20], đã đưa ra phương pháp luận nghiên cứu định lượng đa dạng sinh học gồm các chỉ số sau: Chỉ số mức độ quan trọng IVI, Chỉ số đa dạng sinh học loài H của Shannon and Weiner’s, Chỉ số mức độ chiếm ưu thế -Cd, Chỉ số tương đồng - SI

Nguyễn Hải Tuất và cs (2011)[43] cho rằng dùng phương pháp định lượng để nghiên cứu đa dạng sinh học là một vấn đề mới và rất phức tạp Thông qua việc nghiên cứu các chỉ số ĐDSH, người ta có thể căn cứ vào đó

để nghiên cứu và xây dựng các phương pháp bảo tồn sinh học một cách hiệu quả Trong tài liệu “Ứng dụng một số phương pháp định lượng trong nghiên cứu sinh thái rừng”, đã giới thiệu một số chỉ số đa dạng sinh học như: Hàm số liên kết Shannon-Wiener (H), chỉ số Simpson, lý thuyết thông tin (H), chỉ số hợp lý (J, J’) Tuy nhiên, công thức tính đa dạng bằng lý thuyết thông tin phụ thuộc vào sự ưu thế của một vài loài trong quần xã, thường dùng cho những quần xã mới hình thành sự đấu tranh giữa các loài còn yếu ớt, và công thức tính chỉ số hợp lý cũng cho biết mức độ đa dạng của loài một cách hợp lý nhưng về cơ bản những chỉ số này đều có nhược điểm như công thức tính H tuyệt đối bằng lý thuyết thông tin

Phạm Thị Kim Thoa (2012) [36], sử dụng chỉ số Shannon (H), chỉ số quan trọng (IVI), chỉ số Simpson (Cd), chỉ số tương đồng (SI) để phân tích chỉ số đa dạng sinh học của thực vật thân gỗ trong Khu BTTN Sơn Trà, Thành phố Đà Nẵng để làm cơ sở khoa học để tiếp tục phân tích các nguyên nhân, đề xuất biện pháp bảo tồn phù hợp

1.2.2 Nghiên cứu đặc trưng về mối quan hệ giữa các loài cây

Hoàng Văn Thắng (2009) [46] đã nghiên cứu mối quan hệ giữa các loài

: vạng trứng (Endospermum chinense), sồi phảng (Lithocarpus fissus), lim xanh (Erythrophloeum fordii) và trám trắng (Canarium album) với các loài

cây khác trong rừng tự nhiên ở các trạng thái rừng khác nhau Tác giả sử dụng phương pháp ô 6 cây Căn cứ vào giá trị của fo và fc với mức ý nghĩa a= 0.05 chia các loài cây cùng xuất hiện với các loài nghiên cứu theo các nhóm sau:

– Nhóm 1: rất hay gặp , gồm những loài có f0 ³30% và fc ³7%

– Nhóm 2: hay gặp, gồm những loài có 15% £fo < 30% và 3% £fc <7%

– Nhóm 3: ít gặp, gồm những loài có fo <15% và fc <3%

Kết quả cho thấy, vạng trứng và giẻ là hai loài thường gặp nhiều nhất với vạng trứng Nhóm loài xuất hiện nhiều nhất cùng sồi phảng là sồi phảng, táu và trâm Xuất hiện nhiều nhất với lim xanh gồm ràng ràng, giẻ và lim xanh Các loài giẻ, ràng ràng và lim xanh là nhóm loài xuất hiện cùng trám trắng với tần suất lớn nhất Cả 3 loài: vạng trứng, sồi phảng và lim xanh đều xuất hiện cùng với chính nó với tần xuất cao, nghĩa là chúng đều có tính quần thể rất rõ rệt Riêng trám trắng thì đặc tính này thể hiện kém hơn

Bảo Huy (2013) [22] đã nghiên cứu về một số loài thực vật thân gỗ quý hiếm phục vụ cho công tác bảo tồn nguồn gen tại tỉnh Đăk Lăk Tác giả đã sử dụng phương pháp nghiên cứu mối quan hệ loài sinh thái trong rừng mưa nhiệt đới dựa vào các tiêu chuẩn ρ và 2 Tác giả đã chia các mối quan hệ sinh thái trong rừng nhiệt đới thành 3 trường hợp

• Liên kết dương: Là trường hợp những loài cây có thể cùng tồn tại

suốt quá trình sinh trưởng, giữa chúng không có sự cạnh tranh về ánh sáng, về các chất dinh dưỡng trong đất và không làm hại nhau thông qua các chất hoặc sinh vật trung gian khác Ngoài ra liên kết dương còn thể hiện về yêu cầu sinh thái, hai loài cùng xuất hiện khi có chung yêu cầu sinh thái cơ bản

• Liên kết âm: Là trường hợp những loài cây không thể tồn tại lâu dài

bên cạnh nhau được do có những đối kháng quyết liệt trong quá trình lợi dụng các yếu tố môi trường (ánh sáng, chất dinh dưỡng trong đất, nước ), có khi loại trừ lẫn nhau thông qua nhiều yếu tố như: độc tố lá cây, các tinh dầu hoặc sinh vật trung gian Ngoài ra liên kết âm còn thể hiện sự khác nhau hoàn toàn

về yêu cầu sinh thái, hai loài không cùng xuất hiện khi có sự khác biệt về yêu cầu sinh thái cơ bản

• Quan hệ ngẫu nhiên: Là trường hợp những loài cây tồn tại tương đối

độc lập với nhau hoặc đối với các loài có phổ sinh thái rộng thì có thể tồn tại cùng nhau hoặc không cùng nhau và không phân biệt được rõ ràng Kết quả đã

xác định được mối quan hệ sinh thái giữa các loài cây quý hiếm với các loài ưu thế sinh thái Các cặp loài có mối quan hệ “dương” là cơ sở để đưa vào gây trồng, phát triển loài quý hiếm phù hợp với cùng sinh thái, sinh thái rừng

1.2.3 Nghiên cứu đặc trưng về cấu trúc rừng

Đã có nhiều công trình khoa học của nhiều tác giả tập trung vào các đặc điểm cấu trúc của các kiểu rừng tự nhiên, rừng trồng nhằm phục vụ cho việc kinh doanh rừng lâu dài và ổn định, nhiều tác giả đã đi sâu vào mô phỏng các cấu trúc rừng từ đơn giản đến phức tạp bằng các mô hình Trần Ngũ Phương (1970) [30] đã đề cập tới một hệ thống phân loại, trong đó rất chú ý tới việc nghiên cứu quy luật diễn thế rừng

Ngày nay, hệ thống phân loại thảm thực vật UNESCO (1973) [53] được coi là khung phân loại chung cho TTV trên trái đất Hệ thống phân loại này dựa vào cấu trúc ngoại mạo với sự bổ sung của các thông tin chung

về sinh thái, địa lý Thảm thực vật chia thành 5 lớp quần hệ: 1 Lớp quần hệ rừng kín; 2 Lớp quần hệ rừng thưa; 3 Lớp quần hệ cây bụi; 4 Lớp quần hệ cây bụi lùn và các quần xã gần gũi; 5 Lớp quần hệ cây thảo Trong lớp quần

hệ cây bụi chia ra thành 2 phân lớp: phân lớp quần hệ cây bụi chủ yếu thường xanh và phân lớp quần hệ cây bụi chủ yếu rụng lá Trong mỗi phân lớp này được chia thành nhiều nhóm quần hệ và quần hệ thảm cây bụi

Thái Văn Trừng (1978) [40] khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới nước ta đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng vượt tán, tầng ưu thế sinh thái, tầng dưới tán, tầng cây bụi và tầng cỏ quyết

Vũ Đình Phương (1987) [31] đã đưa ra phương pháp phân chia rừng phục vụ cho công tác điều chế với phân chia theo lô và dựa vào 5 nhân tố: Nhóm sinh thái tự nhiên, các giai đoạn phát triển và suy thoái của rừng, khả năng tái tạo rừng bằng con đường tái sinh tự nhiên, đặc điểm về địa hình, thổ nhưỡng với một bảng mã hiệu dùng để tra trong quá trình phân chia

Đối với hệ sinh thái rừng nhiệt đới ở Việt Nam, Thái Văn Trừng (1998) [40] dựa vào sự ghép nối của 2 hệ thống phân loại: hệ thống phân loại đặc điểm cấu trúc ngoại mạo làm tiêu chuẩn và hệ thống phân loại thảm thực vật dựa trên yếu tố hệ thực vật làm tiêu chuẩn đã phân chia thảm thực vật Việt Nam thành 5 nhóm kiểu thảm (gọi là 5 nhóm quần hệ) với 14 kiểu quần hệ (gọi là 14 quần hệ) Mặc dù còn một số điểm cần bàn luận và chỉnh lý bổ sung thêm nhưng bảng phân loại thảm thực vật Việt Nam của GS Thái Văn Trừng

từ bậc quần hệ trở lên gần phù hợp với hệ thống phân loại của UNESCO (1973) Khi nghiên cứu cấu trúc, việc mô hình hoá quy luật phân bố số cây theo đường kính và theo chiều cao được chú ý nhiều hơn Đây là quy luật cơ bản nhất trong các quy luật kết cấu lâm phần Biết được quy luật phân bố, có thể xác định được số cây tương ứng từng cỡ kính hay từng cỡ chiều cao, làm

cơ sở xác định trữ lượng lâm phần

Nguyễn Văn Trương (1983) [42] khi nghiên cứu cấu trúc rừng hỗn loài

đã xem xét sự phân tầng theo hướng định lượng, phân tầng theo cấp chiều cao một cách cơ giới Từ những kết quả nghiên cứu của các tác giả đi trước, Vũ Đình Phương (1987) [31] đã nhận định, việc xác định tầng thứ của rừng lá rộng thường xanh là hoàn toàn hợp lý và cần thiết, nhưng chỉ trong trường hợp rừng có sự phân tầng rõ rệt có nghĩa là khi rừng đã phát triển ổn định mới

sử dụng phương pháp định lượng để xác định giới hạn Đào Công Khanh (1996) [23] đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng lá rộng thường xanh ở Hương Sơn, Hà Tĩnh làm cơ sở đề xuất một số biện pháp lâm sinh phục vụ khai thác và nuôi dưỡng rừng

Nguyễn Anh Dũng (2000) [12] đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc tầng cây gỗ cho hai trạng thái rừng là IIA và IIIA1 ở lâm trường Sông Đà - Hoà Bình

Bùi Thế Đồi (2001) [13] đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc quần xã thực vật rừng trên núi đá vôi tại ba địa phương ở miền Bắc Việt Nam

Vũ Đình Phương, Đào Công Khanh (2001) [32] thử nghiệm phương pháp nghiên cứu một số quy luật cấu trúc, sinh trưởng phục vụ điều chế rừng

lá rộng, hỗn loại thường xanh ở Kon Hà Nừng - Gia Lai cho rằng đa số loài cây có cấu trúc đường kính và chiều cao giống với cấu trúc tương ứng của lâm phần, đồng thời cấu trúc của loài cũng có những biến động

Về nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng thì việc mô hình hoá cấu trúc đường kính (D1.3) được nhiều người quan tâm nghiên cứu và biểu diễn chúng theo các dạng hàm phân bố xác suất khác nhau, nổi bật là các công trình của các tác giả như: Đồng Sĩ Hiền (1974) [16] dùng hàm Meyer và hệ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ đường kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam

Nguyễn Hải Tuất (1986) [44] đã sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và áp dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể rừng

Trần Văn Con (1991) [6] đã áp dụng hàm Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính cho rừng khộp ở Đăklăk Lê Sáu (1995) [33] đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng các quy luật phân bố đường kính, chiều cao tại khu vực Kon Hà Nừng, Tây Nguyên Theo Nguyễn Nghĩa Thìn (1997) [37], thống kê thành phần loài của Vườn Quốc Gia Tam Đảo có khoảng 2.000 loài thực vật, trong đó có 904 loài cây có ích ở Tam Đảo thuộc 478 chi, 213 họ thuộc 3 ngành Dương xỉ, ngành Hạt trần và ngành Hạt kín Các loài này được xếp thành 8 nhóm có giá trị khác nhau Trong các loài trên có 42 loài đặc hữu và 64 loài quý hiếm cần được bảo tồn như: Hoàng thảo tam đảo (Dendrobium daoensis), Trà hoa dài (Camellia longicaudata), Trà hoa vàng tam đảo (Camellia petelotii), Hoa tiên (Asarum petelotii), Trọng lâu kim tiền (Paris delavayi)

Đặng Kim Vui (2002) [45], nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy để làm cơ sở đề xuất giải pháp khoanh nuôi, làm giàu rừng

ở huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên đã kết luận đối với giai đoạn phục hồi từ

1 - 2 tuổi (hiện trạng là thảm cây bụi) thành phần thực vật 72 loài thuộc 36 họ

và họ Hoà thảo (Poaceae) có số lượng lớn nhất 10 loài, sau đó đến họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) 6 loài, họ Trinh nữ (Misaceae) và họ Cà phê (Rubiaceae) mỗi họ có 4 loài Bốn họ có 3 loài là họ Long não (Lauraceae), họ Cam (Rutaceae), họ Khúc khắc (Smilacaceae) và họ Cỏ roi ngựa (Verbenaceae) Ngoài ra, cấu trúc trạng thái thảm thực vật cây bụi này có số cá thể trong ô tiêu chuẩn cao nhất nhưng lại có cấu trúc hình thái đơn giản, độ che phủ thấp nhất 75 - 80%, chủ yếu tập trung vào các loài cây bụi

1.2.4 Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo tồn rừng

Hoàng Văn Cụm (2014) [ 11] đã nghiên cứu cấu trúc thảm thực vật ở Quang Bình, Hà Giang Trên cơ sở đó, tác giả đã đề xuất một số biện pháp cải tạo rừng tự nhiên nghèo kiệt như làm giàu rừng bằng các loài cây bản địa như Lim xanh, Trám, Lát hoa, Giổi xanh , Yêu cầu kỹ thuật là rạch trồng phải

bố trí cách đều, rộng từ 4 – 8 m (tùy vào chiều cao của rạch chừa) Băng trồng

có chiều rộng 10 – 12 m Băng chừa từ 8 – 12 m, trong băng chừa phát luống phát dây leo, cây bụi; giữ lại toàn bộ cây tái sinh có giá trị kinh tế cao

Nguyễn Thị Thoa (2014) [39 ], khi nghiên cứu tính đa dạng thực vật thân gỗ ở khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa – Phượng Hoàng, Thái Nguyên, đã

đề xuất một số giải pháp như: Nâng cao trình độ dân trí, ý thức và sinh kế của người dân địa phương Nâng cao năng lực chính quyền địa phương, cán bộ kiểm lâm trong lĩnh vực bảo vệ và phát triển rừng, bảo tồn ĐDSH Ngăn chặn

và xử lý nghiêm khắc các đối tượng vi phạm luật BV&PTR Có chính sách khuyến khích người dân tham gia bảo vệ và phát triển rừng, bảo tồn ĐDSH Xây dựng vườn thực vật để bảo tồn những loài thực vật thân gỗ quý hiếmđang

có nguy cơ bị đe dọa ngoài tự nhiên Khoanh nuôi, bảo vệ diện tích rừng hiện

có, bảo tồn, gây trồng những loài cây bản địa quý hiếm

Bảo Huy (2014) [22] đã nghiên cứu phân bố, sinh thái của một số loài thực vật thân gỗ quý hiếm tại Đắc Lăk Từ kết quả điều tra, lập bản đồ phân

bố loài, cấp mật độ của các quẩn thể loài quý hiếm cũng như xác định các mối quan hệ loài Các giải pháp để bảo tồn các loài cây gỗ quý hiếm, có nguy cơ tuyệt chủng ngay tại vùng phân bó của tình Đăk Lăk, tác giả đề xuất một số biện pháp như: Giám sát các loài thực vật thân gỗ quý hiếm và quần thể của nó; Bảo tồn tại chỗ các quần thể thực vật thân gỗ quý hiếm; Phục hồi các hệ sinh thái rừng ở các phân khu phục hồi sinh thái bằng các loài cây bản địa quý hiếm ở các khu rừng đặc dụng

1.3 Thảo luận

1.3.1 Thành quả nghiên cứu

Các nghiên cứu về thảm thực vật đều hướng vào việc xây dựng khung phân loại để trên cơ sở đó xác định các kiểu thảm thực vật phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo: kinh doanh rừng, đánh giá hiện trạng, phân bố của thực vật Đối với lĩnh vực nghiên cứu về đa dạng sinh học thì đây là một nội dung cần thiết nhằm xác định đối tượng, môi trường, cảnh quan và các yếu tố sinh thái liên quan đến nơi sống, điều kiện sinh trưởng phát triển của thực vật làm

cơ sở cho việc xây dựng chiến lược bảo tồn loài, bảo tồn sinh cảnh

Vấn đề nghiên cứu định lượng đa dạng sinh học trên thế giới được tiến hành rất sớm, đây là công cụ đắc lực phục vụ công tác nghiên cứu đa dạng thực vật; những chỉ số đa dạng sinh học này được nhiều nước trên thế giới quan tâm áp dụng, trong đó chỉ số Shannon and Weiner (1963) là được áp dụng phổ biến nhất khi xác định tính đa dạng sinh học ở một khu vực nào đó, còn chỉ số mức độ quan trọng thường được áp dụng khi tính toán tỷ lệ tổ thành sinh thái của các loài trong quần xã thực vật

Các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú đa dạng, có nhiều công trình nghiên cứu công phu đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng

1.3.2 Tồn tại nghiên cứu

Những nghiên cứu về thành phần loài của các tác giả trên thế giới và ở Việt Nam đều tập trung nghiên cứu và đánh giá thành phần loài ở một vùng

và khu vực cụ thể, phản ánh hệ thực vật đặc trưng trong mối tương quan với điều kiện địa hình và khí hậu Tuy vậy, số lượng các công trình nghiên cứu còn chưa nhiều, cần có những nghiên cứu cụ thể hơn, rộng rãi hơn nhằm mục đích có thể đánh giá chính xác thành phần loài thực vật đặc trưng của một khu vực hoặc một quốc gia

Những nghiên cứu về cấu trúc rừng còn ít, mỗi tác giả đều đưa ra những tiêu chuẩn riêng để xây dựng một cấu trúc rừng thích hợp Cấu trúc thích hợp tức là mọi tầng cây đều phát triển tốt Tùy theo từng giai đoạn, cấu trúc rừng có thể thay đổi, phụ thuộc vào nhiều yếu tố

Mối quan hệ giữa các loài cây trong khu vực chưa được nghiên cứu sâu

và có tính hệ thống nên chưa đủ cơ sở để áp dụng các biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng

Các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng gần đây thường thiên về việc mô hình hóa các quy luật kết cấu lâm phần và việc đề xuất các biện pháp

kỹ thuật, tác động vào rừng thường ít đề cập đến các yếu tố sinh thái nên chưa thực sự đáp ứng được mục tiêu kinh doanh rừng ổn định lâu dài Muốn đề xuất được các biện pháp kỹ thuật lâm sinh chính xác, đòi hỏi phải nghiên cứu cấu trúc rừng một cách đầy đủ và phải đứng trên quan điểm tổng hợp về sinh thái học, lâm học và sản lượng

Như vậy, ta có thể thấy nghiên cứu về cấu trúc thảm thực vật rừng đã được nhiều các tác giả nghiên cứu và đã đưa ra được số liệu thống kê về thành phần loài và cấu trúc rừng vật ở các khu vực Tuy nhiên, nghiên cứu đặc điểm cấu trúc thảm thực vật ở khu vực này vẫn chưa được thực hiện Hơn nữa, đa dạng sinh học không cố định mà luôn luôn biến đổi theo thời gian, chính vì vậy việc điều tra giám sát đa dạng sinh học thường xuyên là cần thiết để thấy

rõ được diễn biến của các loài

Ở Lạng Sơn, những năm gần đây đã xuất hiện một số công trình nghiên cứu về rừng, nhưng những nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc của thảm thực vật

và mối quan hệ giữa các loài cây trong rừng tự nhiên tại Vườn quốc gia Hữu Liên, Hữu Lũng thì chưa có nghiên cứu nào, vì vậy cần thiết phải có nghiên cứu về vấn đề này để làm cơ sở đề xuất các giải pháp làm tốt công tác quản

lý, bảo tồn tính đa dạng thực vật ở khu bảo tồn thiên nhiên Hữu Liên

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu và giới hạn của đề tài:

2.1.1 Mục tiêu

Xác định được một số đặc trưng quan trọng về tổ thành, tính đa dạng loài cây, cấu trúc và mối quan hệ giữa các loài cây của ba trạng thái thảm thực vật rừng tự nhiên lá rộng thường xanh (rừng nghèo, rừng trung bình,

rừng giàu) là rừng đặc dụng ở khu bảo tồn thiên nhiên Hữu Liên, Hữu Lũng,

Lạng Sơn

Đề xuất được một số giải pháp nhằm duy trì giá trị bảo tồn của thảm thực vật ở khu bảo tồn thiên nhiên Hữu Liên, Hữu Lũng, Lạng Sơn

2.1.2 Giới hạn của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại khu BTTN Hữu Liên

- Địa điểm nghiên cứu: Phân khu bảo vệ nghiêm ngặt 1 ( phân khu I) Khu BTTN Hữu Liên- Lạng Sơn

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Tổ thành và tính đa dạng loài cây

- Tổ thành loài cây

- Các chỉ số đa dạng loài cây

- Dạng sống thực vật

2.2.2 Mối quan hệ giữa các loài cây

- Mối quan hệ giữa các loài thông qua sơ đồ nhánh

- Mối quan hệ giữa các loài thông qua phân tích thành phần chính

2.2.3 Đặc trưng cấu trúc thảm thực vật rừng

- Tầng cây cao

- Cây tái sinh

- Cây bụi thảm tươi

+ Mật độ, độ tàn che và chỉ số diện tích tán rừng + Các đại lượng sinh trưởng ( D1.3, Hvn, G, M) + Mô phỏng các phân bố thực nghiệm N/D, N/H

2.2.4 Đề xuất một số giải pháp nhằm duy trì giá trị bảo tồn của rừng Hữu Liên

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu

2.3.1.1 Kế thừa các tài kiệu thứ cấp

Kế thừa số liệu của các nghiên cứu trước đây về thảm thực vật rừng tự nhiên như:

Những văn bản quy phạm, pháp quy về bảo tồn và phát triển rừng Các dự án, đề tài nghiên cứu về rừng tự nhiên trên địa bàn

Những số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu

2.3.1.2.Phương pháp điều tra hiện trường

a Điều tra sơ bộ

- Khảo sát sơ bộ thực trạng rừng ở khu vực nghiên cứu

- Xác định các điểm nơi đại diện cho các đối tượng điều tra

- Tiến hành khảo sát theo các tuyến, lựa chọn ô tiêu chuẩn ( OTC) tạm thời

để thu thập số liệu Các OTC đảm bảo bao gồm các nhóm đối tượng điều tra

b Chọn và bố trí ô tiêu chuẩn

- Số lượng, bố trí ô tiêu chuẩn - OTC): 12 ô, trong đó:

3 trạng thái rừng x 4 ô/trạng thái rừng = 12 ô

- Diện tích, hình dạng OTC: mỗi OTC có diện tích 2000 m2 (50 x 40 m) Riêng trảng cây bụi chỉ lập ô với diện tích 400 m2/ô

- Cấu trúc ô mẫu: OTC thuộc loại đa cấp (Multi - Scale Sampling plots)

Tại mỗi OTC, sẽ bố trí như sau:

+ Chia OTC (ô sơ cấp 2000 m2) thành 20 ô thứ cấp Mỗi ô thứ cấp có diện tích 100 m2 (10 x 10 m) Việc điều tra tầng cây cao được thực hiện trên từng ô thứ cấp này (100% số ô thứ cấp)

+ Bố trí 10 ô dạng bản (ODB), mỗi ô có diện tích 25 m2 (5 x 5 m) để điều tra cây tái sinh và cây bụi, thảm tươi

Hình 1: Ô tiêu chuẩn, ô thứ cấp và ô dạng bản Các OTC được xác định tọa độ ở tâm ô bằng GPS

c Các chỉ tiêu điều tra OTC

- Trên mỗi ô thứ cấp: ước lượng độ tàn che của tầng cây cao

- Vẽ trắc đồ bằng và đứng trên 1 dải rừng bất kỳ trong số 4 dải rừng theo chiều dọc OTC (một dải rừng có kích thước 50 x 10 m) Mỗi Kiểu rừng/Kiểu quần xã TVR, chỉ cần vẽ 1 trắc đồ ở trạng thái rừng tốt nhất (Trắc đồ ngang và đứng được vẽ cho cùng 1 dải rừng Tổng số có 4 trắc đồ ngang + 4 trắc đồ đứng)

b) Tầng cây tái sinh (D 1.3 < 6 cm)

Trên mỗi ô dạng bản (ODB), tiến hành xác định/đo các chỉ tiêu: Tên loài cây, đường kính gốc, chiều cao vút ngọn, nguồn gốc, phẩm chất Đo từng cây trên ô dạng bản

c) Cây bụi, thảm tươi

Xác định tên loài chủ yếu, chiều cao bình quân, độ che phủ bình quân,

độ nhiều và độ tập trung Độ che phủ bình quân được xác định bằng phương pháp căng dây

Tính các trị số trung bình

Xtb = 1/n ∑fi.Xi (2-1)

Trong đó: Xtb: Chỉ tiêu điều tra trung bình

Xi: Trị số giữa tổ

Fi: Tần số xuất hiện của từng cỡ

n : Tổng số cây trong OTC

b.Tính tổng tiết diện ngang ( G)

Tính g/ OTC g= ∑gi.fi (m2/ OTC) (2-2)

Tính G/ha G = g.10 (m2/ ha) (2-3)

Trong đó G: Tổng tiết diện ngang trên ha

G : Tổng tiết diện ngang trên OTC

g : Tổng tiết diện ngang của cỡ kính i

fi: tần số xuất hiện của cỡ kính i

c Tính trữ lượng (M)

Xác định trữ lượng theo phương pháp cây tiêu chuẩn

M= N.V (2-4)

Trong đó M: trữ lượng

N: mật độ lâm phần ( cây/ ha)

V: thể tích cây tiêu chuẩn ( m3)

Trong đó: Yi là số giữa cỡ đường kính thứ i; Y min gía trị đường kính hay chiều hay chiều cao nhỏ nhất trong dãy quan sát khi được chỉnh lý số liệu

α vàλ là hai tham số của phân bố Weilbull

α là đặc trưng cho độ lệch phải

λ biểu thị độ nhọn của phân bố

khi α = 3 phân bố có dạng đối xứng

khi α > 3 phân bố có dạng lệch phải

khi α< 3 phân bố có dạng lệch trái

khi α = 1 phân bố bị suy biến thành phân bố giảm

Tùy theo độ lệch của phân bố thực nghiệm mà chọn giá trị của tham số cho phù hợp, sau đó ước lượng tham số λ theo công thức

λ = n/ (∑fi (xi-a)^α (2-8)

Trong đó Xi: là trị số giữa tổ ; λ là trị số quan sát bé nhất

Phân bố khoảng cách là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên đứt quãng, hàm toán học có dạng

F( x) = λ x=0

(1-γ) ( 1- α) α^x-1 x≥ 1

Trong đó γ, α là hai tham số Phân bố koảng cách có dạng hình chữ Phân bố khoảng cách sau khi đạt được cực đại ở đỉnh sẽ giảm dần khi x tăng Với γ = fo/n, với f0 là tần số quan sát tuyệt đối ứng với tổ đầu tiên

n là dung lượng mẫu

X= (xi- x1)/k với k là cự ly tổ; xi là trị số giữa cỡ đường kính thứ

i ; x1 là trị số giữa cỡ đường kính tổ thứ nhất Như vậy X lấy các giá trị ≥ 0, l

là những số tròn

Phân bố giảm ( phân bố mũ)

Phân bố giảm dạng hàm Mayer để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số

số theo đường kính ( N/D1.3), số cây theo chiều cao(N/Hvn) ở những lầm phần hỗn giao, khác tuổi qua khai thác chọn không quy tắc nhiều lần

Phân bố giảm là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục hàm Meyer

có dạng

ft = α.e^-βx (2-9)

Trong đó: ft là tần số quan sát, x là cỡ kính chiều cao

α ,β là hai tham số của hàm Meyer

Để xác định tham số của phân bố giảm dạng hàm Meyer, trước hết phải tuyến tính hóa phương trình mũ, bằng cách logarit hóa cả hai vế của phương trình để đưa về dạng phương trình hồi quy tuyến tính một lớp có dạng y= a+bx

-Kiểm tra giả thuyết về luật phân bố

Cho giả thuyết Ho : Fx(x) = F0(x)

Trong đó Fo(x) là một hàm phân bố hoàn toàn xác định Để kiểm tra giả thuyết Ho, người ta dùng tiêu chuẩn phù hợp khi bình phương của Pearson

Nếu X2 tính ≥ X20.5 tra bảng với bậc tự do k = m-r-1 ( r là tham số của phân bố lý thuyết cần ước lượng, m là số tổ sau khi gộp) , thì phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm ( HO-)

f Xác định công thức tổ thành tầng cấy cao

Trên quan điểm sinh thái người ta thường xác định tổ thành cây cao theo số cây trên quan điểm sản lượng, người ta lại xác định tổ thành thực vật

theo tiết diện ngang hoặc theo trữ lượng

Để xác định tổ thành tầng cây cao, đề tài sử dụng phương pháp tính tỷ

lệ tổ thành theo phương pháp của Daniel Marmiollod ( Đào công Khanh,

1986 và Vũ Đinh Huề 1984):

IV% = (Ni% + Gi%) /2 (2-11)

Trong đó : IV% là tỷ lệ tổ thành của loài i

Ni % là % theo số cây của loài i trong QXTV rừng

Gi% là % theo tổng tiết diện ngang của loài i trong QXTV rừng Theo Daniel M , những loài cây có IV% ≥ 5% mới thực sự có ý nghĩa

về mặt sinh thái trong lâm phần Theo Văn Trừng ( 1978), trong một lâm phần nhóm loài cây nào đó ∑IV ≥ 40% tổng số cá thể của tầng cây cao thì nhóm loài đó được coi là nhóm loài ưu thế Cần tính tổng IV% của những loài

có giá trị này lớn hơn 5%, xếp từ cao xuống thấp và dừng lại khi tổng IV% đạt 50%

-Xác định tổ thành theo số cá thể và số loài tham gia

Xác định công thức tổ thành theo các bước sau

+ Tính số cây trung bình cho các loài

Ntb = ∑ni / N (2-12)

Trong đó Ntb: là số cây trung bình cho các loài

ni: số cây của loài i trong OTC

∑ni: là tổng số cây của toàn OTC

N: là tổng số loài có trong OTC

+ Xác định tên loài cây tham gia vào công thức tổ thành

Khi nào có tổng số cây ( ni) lớn hơn hoặc bằng số cây trung bình của từng loài ( Ntb) thì loài đó tham gia vào công thức tổ thành

+Tính hệ số tổ thành: Ki = (ni/∑ni)x 10 (2-13)

Trong đó: Ki: là số là hệ số tổ thành của tầng cây cao

Ni: số cá thể của mỗi loài trong OTC

∑ni: là tổng số cá thể trong OTC

2.3.2.2 Tính các chỉ tiêu của tầng cây tái sinh

Từ các số liệu quan sát cho từng ô, từng trạng thái , các chỉ tiêu được xác định cụ thể là:

a.Mật độ tầng cây tái sinh

Là chỉ tiêu biểu thị số cây tái sinh trên một đơn vị diện tích, được xác định theo công thức sau:

N /ha = ∑Ni*10^4 / ∑Si (2-14)

Với Si là diện tích ODB điều tra tái sinh ( m2) thứ i và Ni là số lượng cây tái sinh điều ttra trong ODB thứ i

b Xác định số cây tái sinh có triển vọng là những cây có chiều cao lớn hơn chiều cao trung bình của tầng cây bụi thảm tươi và có chất lượng từ trung bình đến tốt

Tính tỷ lệ phần trăm cây tái sinh có triển vọng xác định theo công thức: N% = ( fi/ Ni)x 100 (2-15)

Trong đó N%: là tỷ lệ phần trăm cây tái sinh có triển vọng

fi: tổng số cây tái sinh có triển vọng

N : tổng số cây tái sinh

c Tổ thành cây tái sinh xác định tương tự như công thức tổ thành tầng cây cao

d Xác định phân bố số cây tái sinh trên mặt đất được xác định trên cơ

sở phân bố Posion Các bước tiến hành như sau:

+Xác định số cây trong ODB Xtb = N/a (2-16)

Trong đó: N là tổng số cây trong OTC

a là số ODB trong OTC

+ Xác định phương sai về số cây giữa các ODB theo công thức sau:

SX2 =(1/(α -1) x∑ ( Xi- Xtb)^2) (2-17)

Trong đó Xi: là số lượng cá thể trong ODB thứ i

Sx2 là phương sai giữa các ODB

+ Xác định tỷ số: K= SX2 / Xtb (2-18)

K< 1 phân bố cây tái sinh là phân bố đều

K= 1 phân bố cây tái sinh là phân bố ngẫu nhiên

K > 1 phân bố cây tái sinh là phân bố cụm

e Phân bố cây tái sinh theo cấp chất lượng ( kết quả ghi vào biểu)

f Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao và nguồn gốc ( kết quả được ghi vào biểu) Thống kê số lượng cây tái sinh theo 3 cấp chiều cao: < 0.5m; 0.5 – 1 m; 1 – 2m, và trên 2m

2.3.2.3 Tính các chỉ tiêu của tầng cây bụi thảm tươi

a Tính chiều cao trung bình của cây bụi, thảm tươi

H tb = ∑Xi / N (2-19)

Trong đó Htb là chiều cao trung bình của cây bụi thảm tươi trong OTC ∑Xi là chiều cao trung bình của cây bụi thảm tươi trong ODB

N là số ODB trong OTC

b Tính độ che phủ của cây bụi thảm tươi trong OTC

Độ che phủ = tổng độ che phủ của các ODB/ tổng số ODB trong OTC

2.3.2.4 Phương pháp đánh giá đa dạng sinh học

- Chỉ số quan trọng ( Importance value Index- IV)

Chỉ số quan trọng – IV được tác giả Curtis và Mclntosh (1950), Philips (1959), Mishra ( 1968) áp dụng để biểu thị cấu trúc, mối tương quan và trật tự

ưu thế giữa các loài trong một quần thể thực vật Chỉ số IV biểu thị tốt hơn, toàn diện hơn cho các tính chất tương đối của hệ sinh thái so với các giá trị đơn tuyệt đối của mật độ, tần suất, độ ưu thế

% G

% N

Trong đó: IVi% là tỷ lệ tổ thành (chỉ số quan trọng: Important Value) của loài i

Ni% là % theo số cây của loài i trong QXTV rừng Gi% là % theo tổng tiết diện ngang của loài i trong QXTV rừng

- Chỉ số phong phú loài Margaleft

Chỉ số này được sử dụng để xác định tính đa dạng hay độ phong phú về loài A: độ phong phú

Sự đa dạng của dạng sống nói lên mức độ đa dạng về các nhân tố sinh thái Ngoài ra nó còn chỉ ra được tính chất nguyên sinh của các hệ thực vật hay sự tác động của các nhân tố sinh thái lên hệ thực vật đó Nếu như hệ thực vật này có cây trồi trên càng cao và chiếm một tỷ lệ lớn thì chứng tỏ hệ thực vật đó có môi trường sống tốt

Để đánh giá mức độ đa dạng về dạng sống , dựa theo cách phân chia của Raunkiaer ( 1934) và Nguyễn Nghĩa Thìn (1999), chia các dạng sống của

3 Thực vật chồi mặt đất: gồm những cây có chồi ngang mặt đất

4 Thực vật chồi ẩn : gồm những cây có chồi nằm trong đất

5 Thực vật sống một năm: như hạt giống qua mùa đông

- Chỉ số diện tích tán (C ai , %)

Chỉ số diện tích tán được xác định cho tầng cây cao, đo đường kính tán

lá (DT) của từng cây trên ô tiêu chuẩn (điều tra toàn diện), sau đó lấy tổng diện tích tán của tất cả các cây trên ô chia cho diện tích của ô tiêu chuẩn và quy đổi ra tỷ lệ phần trăm sẽ thu được chỉ số diện tích tán

Cai (%) = Σ(DTtán)/DTđất rừng (2-24)

Diện tích tán cây được tính theo công thức tính diện tích hình tròn

2.3.2.5 Phương pháp nghiên cứu mối quan hệ giữa các loài cây

Mối quan hệ giữa các loài cây trong quần xã thực vật được xác định thông qua 2 công cụ: sơ đồ nhánh (Cluster dendrogram) và đồ thị PCA ( principal component analysis - phân tích thành phần chính) Những chỉ tiêu này được xác định bằng phần mềm primer cài đặt trên máy vi tính