Phân tích đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cây rừng tự nhiên ở vườn quốc gia cúc phương, tỉnh ninh bình

Trên quan điểm sinh thái, đặc điểm cấu trúc thể hiện rõ nét những mối quan hệ qua lại giữa các thành phần của hệ sinh thái rừng và giữa chúng với môi trường, việc nghiên cứu cấu trúc rừn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam kết đây là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu trong luận văn đều là trung thực và chƣa công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào khác

Tác giả

Nguyễn Thị Hòa

LỜI CẢM ƠN

Trải qua hai năm học tập tại trường Đại học Lâm nghiệp, khóa học cao học K23B Lâm học (2015 – 2017) đã bước vào giai đoạn kết thúc Trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học Lâm nghiệp, tôi luôn nhận được sự động viên và giúp đỡ nhiệt tình của nhà trường, các thầy, cô giáo, các cơ quan, bạn bè đồng nghiệp

Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo TS Nguyễn Hồng Hải, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, dìu dắt và giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Phòng đào tạo Sau đại học Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo, cán bộ công chức của Vườn Quốc Gia Cúc Phương và toàn thể bạn bè, đồng nghiệp, giúp thu thập số liệu và tham gia nhiều ý kiến quý báu góp phần đáng

kể cho luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các học viên lớp cao học Lâm học 23B đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như thực tập tốt nghiệp

Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, những người luôn sát cánh và động viên, giúp đỡ tôi về mọi mặt trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng trong khuôn khổ thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy giáo, cô giáo,

các nhà khoa học và các bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn

Tác giả

Nguyễn Thị Hòa

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

1.1 Trên thế giới 2

1.2 Ở trong nước 7

1.3 Thảo luận 13

Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 14

2.2 Giới hạn nghiên cứu 14

2.3 Nội dung nghiên cứu 14

2.3.1 Đặc điểm phân bố và đa dạng các loài cây gỗ 14

2.3.2 Đặc điểm cấu trúc không gian của các loài cây gỗ 14

2.4 Phương pháp nghiên cứu 14

2.4.1 Kế thừa tài liệu 14

2.4.2 Điều tra ngoại nghiệp 15

2.4.3 Nội nghiệp 16

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 22

3.1 Điều kiện tự nhiên 22

3.1.1 Vị trí địa lý 22

3.1.2 Địa hình 22

3.1.3 Đất đai 23

3.1.4 Khí hậu, thủy văn 23

3.2 Đặc điểm tài nguyên rừng 26

3.2.1 Tài nguyên thực vật rừng 26

3.2.2 Tài nguyên động vật rừng 28

3.3 Điều kiện kinh tế - xã hội 29

3.3.1 Dân số, lao động 29

3.3.2 Kinh tế, xã hội 29

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Đặc điểm phân bố và đa dạng các loài cây gỗ 30

4.1.1 Mật độ, tổ thành của loài cây gỗ 30

4.1.2 Phân bố số cây theo đường kính N/D 35

4.1.3 Tính đa dạng loài tầng cây cao 38

4.2 Cấu trúc loài cây gỗ theo các chỉ số hỗn loài, ưu thế, đồng góc 41

KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

H’ Chỉ số đa dạng của Shannon - Weiner

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.1 Các chỉ tiêu khí hậu cơ bản khu vực VQG Cúc Phương 25 3.2 Số lượng Taxon về thực vật bậc cao ở Cúc phương 27 4.1 Đặc điểm các loài cây gỗ của OTC 1 - Nguyên sinh 31 4.2 Đặc điểm các loài cây gỗ của OTC 2 - Bị tác động trung bình 32 4.3 Đặc điểm các loài cây gỗ của OTC 3 - Bị tác động mạnh 33

DANH MỤC CÁC HÌNH

2.1 Định nghĩa cho 03 tham số không gian: Chỉ số đồng góc

(Uniform angle index – W), Hỗn loài (Mingling – M) và Ưu thế

(Dominance – U)

19

3.2 Biểu đồ khí hậu Gaussen Walter khu vực VQG Cúc Phương 26

4.4 Đặc điểm Hỗn loài của 4 loài cây ưu thế trong OTC 1 41 4.5 Đặc điểm Hỗn loài của 5 loài cây ưu thế trong OTC 2 42 4.6 Đặc điểm Hỗn loài của 4 loài cây ưu thế OTC 3 43 4.7 Đặc điểm Ưu thế đường kính của 4 loài cây ưu thế trong OTC 1 46 4.8 Đặc điểm Ưu thế đường kính của 5 loài cây ưu thế trong OTC 2 47 4.9 Đặc điểm Ưu thế đường kính của 4 loài cây ưu thế trong OTC 3 48 4.10 Đặc điểm Chỉ số đồng góc của 4 loài cây ưu thế trong OTC 1 51 4.11 Đặc điểm Chỉ số đồng góc của 5 loài cây ưu thế trong OTC 2 52 4.12 Đặc điểm Chỉ số đồng góc của 4 loài cây ưu thế trong OTC 3 53

ĐẶT VẤN ĐỀ

Rừng là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá và và giữ vai trò rất quan trọng trong phòng hộ, bảo vệ môi trường, duy trì cân bằng sinh thái, bảo vệ đa dạng sinh học, bảo tồn nguồn gen, tôn tạo cảnh quan, cung cấp nhiều loại lâm sản thiết yếu, quý giá,… đáp ứng nhu cầu cơ bản ngày càng cao của con người

Trong lĩnh vực lâm nghiệp, nghiên cứu về cấu trúc và đa dạng loài cây rừng rất quan trọng làm cơ sở cho các biện pháp kỹ thuật lâm sinh xây dựng và phát triển rừng Trên quan điểm sinh thái, đặc điểm cấu trúc thể hiện rõ nét những mối quan hệ qua lại giữa các thành phần của hệ sinh thái rừng và giữa chúng với môi trường, việc nghiên cứu cấu trúc rừng nhằm duy trì rừng như một hệ sinh thái ổn định, có sự hài hoà của các nhân tố cấu trúc, lợi dụng tối đa mọi tiềm năng của điều kiện lập địa và phát huy bền vững các chức năng có lợi của rừng cả về kinh tế, xã hội và sinh thái Đa dạng loài cây rừng là sự phong phú về số lượng loài trong một hệ sinh thái, mỗi loài cây rừng có một không gian sống khác nhau nhưng cùng nhau phát triển tạo nên tính đặc trưng cho một khu rừng Nắm được đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cây rừng, các nhà lâm nghiệp

có thể chủ động trong việc xác lập các kế hoạch và biện pháp kỹ thuật tác động chính xác vào rừng, góp phần quản lý và kinh doanh rừng bền vững

Vườn Quốc gia Cúc Phương, tỉnh Ninh Bình có hệ thực vật phong phú

đa dạng mang đặc trưng rừng mưa nhiệt đới, đã có nhiều công trình nghiên cứu về khu vực Tuy nhiên, những nghiên cứu về cấu trúc và đa dạng loài còn hạn chế và chưa có giá trị trong bảo tồn loài

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn về công tác bảo tồn và phát triển hệ sinh

thái rừng của vườn quốc gia đề tài: “Phân tích đặc điểm cấu trúc và đa

dạng loài cây rừng tự nhiên ở Vườn Quốc Gia Cúc Phương, tỉnh Ninh Bình” được đặt ra là hết sức cần thiết, có ý nghĩa cả về mặt khoa học lẫn thực

tiễn

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên thế giới

Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp, tổ hợp các thành phần của quần xã thực vât rừng theo không gian và thời gian Hệ sinh thái rừng, đặc biệt là các

hệ sinh thái rừng tự nhiên nhiệt đới là những hệ sinh thái có cấu trúc cầu kỳ

và phức tạp nhất trên trái đất Bởi vậy, những nghiên cứu về cấu trúc rừng luôn là những thách thức đối với các nhà khoa học lâm nghiệp

Baur G.N (1964) [1], đã nghiên cứu về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh được áp dụng vào từng rừng mưa tự nhiên

- Mô tả hình thái cấu trúc rừng

Nghiên cứu tìm hiểu những cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả, phân loại và đưa ra những khái niệm về dạng sống, về tầng phiến Ngoài ra còn biểu diễn các đặc trưng cấu trúc rừng mưa và hình thái của chúng bằng những phẫu đồ rừng Catinot R (1965) [3]

Roollet (1971) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [7], đã mô tả cấu trúc hình thái rừng mưa bằng các phẫu đồ, biểu diễn các mối tương quan giữa đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực bằng các năm hồi quy

Như vậy, từ việc nghiên cứu về tầng thứ, hầu hết các nhà nghiên cứu, các tác giả đều đưa ra những nhận xét mang tính định tính, chưa thực sự phản ánh được sự phức tạp về cấu trúc của rừng tự nhiên nhiệt đới

- Nghiên cứu 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 Nhiều tác giả đã sử dụng các công thức và hàm toán học để mô hình hóa cấu trúc rừng, xác định mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc của rừng

Raunkiaer (1934) đã đưa ra công thức xác định phổ dạng sống chuẩn cho hàng nghìn loài cây khác nhau Theo đó công thức phổ dạng sống chuẩn được xác định theo tỷ lệ phần trăm giữa số lượng cá thể của từng dạng sống

so với tổng số cá thể trong một khu vực Để biểu thị tính đa dạng về loài, một

số tác giả đã xây dựng các công thức xác định chỉ số đa dạng loài như Simpson (1949), Margalef (1958), Menhini (1964)…

Các nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng còn phát triển mạnh mẽ khi các hàm toán học được đưa vào sử dụng để mô phỏng các quy luật kết cấu lâm phần Nhiều tác giả đã tập trung nghiên cứu cấu trúc rừng theo không gian và thời gian, tiêu biểu như Rollet B.L (1971)

Cấu trúc quần thụ ảnh hưởng tái sinh rừng đã được Andel S (1981) [24] chứng minh độ dầy tối ưu cho sự phát triển bình thường cây gỗ là 0,6 – 0,7 Độ khép tán của quần thụ có quan hệ với mật độ và sức sống của cây con

Van Steenis (1956) [49] cho rằng Rừng nhiệt đới có tổ thành loài cây phức tạp, khác tuổi nên thời kỳ tái sinh của các quần thể diễn ra quanh năm Chỉ những cây mạ, cây con của loài nào chịu được bóng trong giai đoạn còn nhỏ mới có khả năng tồn tại dưới tán rừng với các tuổi khác nhau

- Các lý thuyết sinh thái

Vào những năm 1980, các giả thuyết về sự duy trì tính đa dạng loài trong rừng nhiệt đới có thể phân thành hai nhóm (Hubell, 2004) [37]: (i) Giả thuyết

kẻ thù do Janzen (1970) [40] và Connell (1971) [28] đề xướng; (ii) giả thuyết

về ổ sinh thái tái sinh và sự phân chia lỗ trống (Denslow, 1980 [30]; Grubb,

1977 [34], Hartshorn, 1985 [36], Orians, 1994 [42], Ricklefs, 1977 [43])

Giả thuyết kẻ thù cho rằng đa dạng loài cây trong rừng nhiệt đới được duy trì thông qua các tương tác giữa sự phát tán hạt giống và tỷ lệ chết của hạt

và cây con phụ thuộc vào mật độ rừng Phần lớn hạt giống rơi xuống bên cạnh cây mẹ đều bị tiêu diệt bởi kẻ thù hoặc bệnh hại, một số ít hạt giống thoát khỏi

thiên mệnh này bằng cách phát tán xa khỏi cây mẹ Giả định rằng tỷ lệ chết của hạt giống bên cạnh cây mẹ là đủ mạnh thì sự sống sót của cây con của loài gieo giống (tái sinh bổ sung) sẽ có xu hướng tách xa cây mẹ trưởng thành Điều này

sẽ làm giảm xác suất để một loài cây sẽ thay thế chính nó tại vị trí hiện tại ở thế

hệ tiếp theo so với một loài khác Nếu tất cả các loài đều trải qua ảnh hưởng này thì một sự đa dạng cao các loài sẽ được duy trì một cách cục bộ bởi vì các loài riêng lẻ được bảo vệ khỏi sự chiếm ưu thế cục bộ của một loài độc nhất và được thay thế bằng loài khác (Chave et al , 2002) [27]

Giả thuyết về tái sinh theo ổ sinh thái và phân chia lỗ trống tuyên bố rằng các cây đổ tạo ra các tiểu môi trường không đồng nhất về điều kiện ánh sáng, chất dinh dưỡng và các tài nguyên khác, chúng thích ứng cho những loài cây riêng lẻ trong việc đáp ứng các nhu cầu khác nhau của mỗi loài để tái sinh Connell (1978) [29] thảo luận rằng đa dạng loài cây có thể đạt tối đa tại tỷ lệ trung bình của sự xáo trộn trong rừng Ở tỷ lệ xáo trộn rất thấp, lỗ trống sẽ có ít ánh sáng để các loài tiên phong chiếm đóng và các loài cạnh tranh chịu bóng cao sẽ chiếm ưu thế Ngược lại, khi tỷ lệ xáo trộn lớn đa dạng loài thấp hơn, bởi vì chỉ những loài phát tán tốt nhảy vào chiếm cứ lỗ trống, ở tỷ lệ xáo trộn trung bình cả hai nhóm loài chịu bóng và cơ hội đều có thể tồn tại do đó đa dạng loài cao hơn

Sự xuất hiện các lỗ trống ở rừng mưa làm thay đổi mạnh mẽ điều kiện hoàn cảnh gồm ánh sáng, độ ẩm hoặc nhiệt độ so với tiểu hoàn cảnh dưới tán rừng (Denslow, 1987 [31]; Whitmore, 1996 [50]), qua đó thúc đẩy quá trình nẩy mầm, sinh trưởng của các loài cây ưa sáng và cây tái sinh của một số loài vốn đang bị kìm hãm ở dưới tán rừng trước đó (Yamamoto, 2000) [51] Cũng theo Van Steenis (1956) [49], tổ thành các loài cây tái sinh mọc ở lỗ trống là những loài mọc nhanh ưa sáng, đời sống ngắn và thường không có mặt trong

tổ thành rừng có nguồn gốc do phát tán từ xa tới Các loài này đảm nhiệm vai

trò tiên phong, khởi đầu cho quá trình phủ kín lỗ trống Khi lỗ trống được che phủ hoàn toàn và làm thay đổi hoàn cảnh môi trường, dưới tán lớp cây tiên phong sẽ xuất hiện thế hệ cây con của các loài chịu bóng có mặt ở tầng cây cao xung quanh, lớp cây này sẽ dần vươn lên thay thế chúng Vì vậy, lỗ trống

đã góp phần duy trì và nâng cao mật độ và tính đa dạng sinh học của các loài

ưa sáng (Brokaw, 1958 [25]; Lawton, 1988 [40]) của các loài dây leo (Schnitzer & Carson, 2001) [46]) nhưng lại làm giảm mức độ đa dạng của các loài không tiên phong, chịu bóng (Hubbell et al., 1999 [38]; Schnitzer & Carson, 2001 [46]; Uhl et al., 1988 [47])

Kết quả nghiên cứu của Brokaw (1985) [26], Yamamoto (2000) [51], Kint et al , (2004) [39] cho thấy các loài cây ưa sáng thường xuất hiện trong các lỗ trống có kích thước lớn trong khi các loài chịu bóng hoặc các loài đã tái sinh trước khi lỗ trống được tạo ra chiếm ưu thế trong lỗ trống có kích thước nhỏ hơn Kết luận này trùng với quan điểm của Van Stennis (1956) [49] và Runkle (1981) [44] khi khẳng định: số lượng các loài ưa sáng và mức độ đa dạng loài tăng tỷ lệ thuận với kích thước lỗ trống Trong khi, tổng tiết diện ngang và đường kính ngang ngực có quan hệ với kích thước của lỗ trống theo

diễn thế thứ sinh sau canh tác nông nghiệp diễn ra tương tự mô hình thành phần thực vật ban đầu Ông đã mô tả diễn thế trên 4 pha được đặc trưng bởi các tập hợp loài khác nhau Thảm cỏ, cây bụi sớm bị thay thế trong một vài năm bởi các cây tiên phong, chúng chiếm ưu thế tầng tán khoảng 10-30 năm tùy thuộc vào vòng đời của chúng Các loài tiên phong sống lâu sẽ tạo thành tầng ưu thế trong một thời gian nhất định tùy thuộc vào tuổi thọ của chúng Các loại chịu bóng có khả năng lập quần mạnh trên một lập địa một cách liên tục bắt đầu từ đầu cho đến suốt quá trình diễn thế phục hồi, nhưng với một tốc

độ rất chậm do các hạn chế về phát tán, trong khi các loài tiên phong chỉ được hình thành trong điều kiện có ánh sáng của giai đoạn đầu diễn thế

Lý luận về sinh thái đã nhấn mạnh rằng, thay đổi diễn thế trong cấu trúc lâm phần và thay thế loài được thúc đẩy bởi các quá trình diễn ra từ tái sinh bổ sung, sinh trưởng và chết Các quá trình này lại bị chi phối bởi các nhân tố nội tại bên trong đời sống các loài (chẳng hạn tính chịu bóng, đòi hỏi

về điều kiện tái sinh, phản ứng sinh trưởng ) và sự chi phối của các yếu tố bên ngoài dẫn đến sự cạnh tranh về tài nguyên để sinh trưởng và phát triển

- Cấu trúc không gian

Cấu trúc không gian của một lâm phần có thể được mô tả bởi các quan

hệ trong từng nhóm cây lân cận (neighborhood group of trees) (Gadow et al 2012) [35] Trong một lâm phần hỗn giao, sự khác biệt cùng loài và khác loài

về kích thước cây, trộn lẫn loài và phân bố không gian là những đặc điểm quan trọng của cấu trúc quần thể Phân bố không gian phản ánh kiểu tập trung hay phân tán của các cá thể, qua đó cho biết sự cạnh tranh và sử dụng các nguồn tài nguyên môi trường của những cây liền kề Kích thước cây có liên quan đến mức độ thành thục, khả năng tồn tại và ổ sinh thái (ecological niche) của một quần thể Đặc điểm cấu trúc của quần thể cây có thể được mô tả theo nhiều cách khác nhau như mô hình không gian (phép kiểm tra 2

, chỉ số phân

tán Morisita), ước lượng khoảng cách (chỉ số Clark và Evans) hay phân tích

mô hình điểm không gian (hàm Ripley K, hàm tương quan theo cặp) Trong những năm gần đây, một nhóm các tham số cấu trúc dựa trên quan hệ giữa cây mục tiêu và 4 cây lân cận nó đã được sử dụng rộng rãi trong việc mô tả đặc điểm cấu trúc không gian của các cây liền kề và có các ứng dụng tốt trong sản xuất lâm nghiệp (Hui và Gadow 2002, Gadow et al 2012) [48] Cách tiếp cận này sử dụng 3 chỉ số là trộn lẫn (xác suất các cây lân cận cùng loài với cây mục tiêu), ưu thế kích thước (quan hệ về kích thước giữa cây mục tiêu và các cây lân cận) và chỉ số đồng góc (bậc phân bố đều của các cây lân cận xung quanh cây mục tiêu) Phương pháp này có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống thông qua việc sử dụng tần xuất để mô tả thuộc tính của các cá thể cây (Pommerening 2002) [41]

Tóm lại, trên thế giới các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng, đa dạng loài nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có nhiều công trình nghiên cứu công phu và đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới còn rất ít nên cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật cho rừng tự nhiên nhiệt đới vẫn còn nhiều vấn đề chưa được làm sáng tỏ

1.2 Ở trong nước

Rừng tự nhiên Việt Nam thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa dạng về thành phần loài, phức tạp về cấu trúc Vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu trong những năm đầu thế kỷ 20 Trước năm 1945 chủ yếu là người Pháp thực hiện các nghiên cứu ở các nước Đông Dương Sau năm 1945, vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên được nhiều nhà nghiên cứu lâm nghiệp trong và ngoài nước quan tâm hơn

- Mô tả hình thái cấu trúc rừng

Trần Ngũ Phương đã công bố kết quả nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc của các thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam trên cơ sở kết quả điều tra

tổng quát về tình hình rừng miền Bắc Việt Nam từ 1961 đến 1965 Rừng tự nhiên có nhiều tầng, khi tầng trên già cỗi, tàn lụi rồi tiêu vong thì tầng kế tiếp thay thế… Trong một chuỗi diễn thế tự nhiên cứ như vậy, số lần thay thế tối

đa cũng chỉ là 3, vì rừng nhiều tầng tối đa cũng chỉ có thể có 3 tầng cây gỗ [20]

Phùng Văn Phê (2006) [19] khi nghiên cứu về kiểu rừng kín lá rộng thường xanh mưa á nhiệt đới núi thấp ở rừng đặc dụng Yên Tử, Quảng Ninh cho thấy cấu trúc 4 tầng: Tầng ưu thế sinh thái (A2) là tầng chính của rừng có chiều cao trung bình từ 10 – 15 m, đường kính từ 20 – 30 cm, những cây gỗ

có đường kính trên 40 cm không đáng kể, độ khép tán ngang cao Thành phần các loài thực vật cơ bản là Vối thuốc, Dẻ cau lá bạc, Giổi lá bạc, Rè, Re, Súm Ngoài ra còn có Thông tre lá ngắn, Sến mật là những loài thực vật quý hiếm của Việt Nam Tầng dưới tán (A3) gồm các loài cây gỗ nhỏ như: Mai vòng, Cồng núi, Đa quả nhỏ, Vú bò

Nguyễn Duy Chuyên (1988) [4] khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao của rừng đặc dụng tại Hương Sơn, Mỹ Đức, Hà Nội cho thấy số loài ghi được là 79 loài trong đó trạng thái rừng IIIA1 có số lượng loài là 55 loài, trạng thái rừng IIB có số lượng loài là 40 loài Hầu hết các cây tham gia vào công thức tổ thành cả 2 trạng thái trên chủ yếu là cây gỗ tạp và loài cây tiên phong ưa sáng mọc nhanh

Nguyễn Tuấn Bình (2014) [2] khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành rừng thứ sinh thuộc rừng kín thường xanh nhiệt đới khu vực Mã Đà, Đồng Nai cho thấy rừng thứ sinh có 6 loài cây gỗ ưu thế và đồng ưu thế đó là Dầu song nàng, Chò nhai, Làu táu, Trường, Cầy và Bằng lăng ổi Mật độ trung bình của quần thụ là 737 cây/ha trong đó 6 loài cây ưu thế và đông ưu thế đóng góp

294 cây/ha còn lại 142 loài cây gỗ khác Tiết diện ngang trung bình là 15,1

m2/ha trong đó 6 loài cây gỗ ưu thế và đồng ưu thế là 53 m3

/ha Tổ thành

trung bình của 6 loài cây gỗ ưu thế và đồng ưu thế là 45,5% cao nhất là Dầu song nàng (16,3%), thấp nhất là Bằng lăng ổi (3,6%) Rừng có độ tàn che trung bình là 0,8

Võ Đại Hải (2014) [10] khi nghiên cứu về cấu trúc của trạng thái rừng IIA tại khu vực rừng phòng hộ Yên Lập, tỉnh Quảng Ninh cho thấy tổ thành rừng tự nhiên trạng thái IIA tại khu vực nghiên cứu khá đa dạng với nhiều loài cây khác nhau, dao động từ 28 đến 45 loài, trong đó chỉ có từ 4 – 7 loài tham gia vào công thức tổ thành; loài Dóc nước là loài ưu thế chính của tầng cây cao Các lâm phần rừng tự nhiên trạng thái IIA tại khu vực nghiên cứu đều có 2 tầng tán là tầng tán chính và tầng dưới tán, độ tàn che thấp từ 0,3 – 0,5 Quy luật phân bố số cây theo đường kính và quy luật phân bố số cây theo chiều cao có thể mô phỏng tốt bằng phân bố Weibull và phân bố khoảng cách

Sự biến đổi thành phần loài cây trong quá trình diễn thế, hầu hết các nghiên cứu của các tác giả cho thấy có sự thay đổi loài cây trong quá trình diễn thế từ các loài tiên phong ưa sáng đến các loài chịu bóng (Lê Thị Hạnh,

2009 [11]; Phạm Ngọc Thường, 2003 [23]), các loài cây tiên phong ưa sáng, mọc nhanh như Nanh Chuột, Chẹo, Sồi, Mán đỉa, Ràng ràng (Phạm Xuân Hoàn và Trương Quang Bích, 2009) [14]; Sau sau, Trám trắng, Dẻ (Nguyễn Thị Kha, 2009) [16]; Re, Dẻ, Trâm, Kháo (Ngô Kim Khôi, 1996) [17]; Kháo, Ban, Hoắc quang, Dẻ, Thẩu tấu (Bùi Chính Nghĩa, 2012) [18] Ở Cầu Hai, Phú Thọ một số băng chừa rừng nghèo kiệt dường như không phát hiện cây tái sinh có giá trị kinh tế nhưng sau 10 năm một số loài có giá trị như Lim xanh, Ràng ràng, Re gừng đã xuất hiện trở lại (Đỗ Đình Sâm, 2006) [21] Về phân bố cây tái sinh trên mặt đất trong quá trình động thái có xu hướng biến đổi từ phân bố cụm đến phân bố ngẫu nhiên và cuối cùng là phân bố đều (Bùi Chính Nghĩa, 2012 [18]; Phạm Ngọc Thường, 2003 [23])

Khi nghiên cứu động thái tái sinh, một số tác giả sử dụng tỷ số hỗn loài (HL1, HL2), HL1: số loài/số cây (chung cho tất cả các loài) và HL2: số loài/số cây (của các nhóm loài có độ nhiều tương đối > 5%) để đánh giá khả năng phục hồi và động thái tái sinh của rừng Kết quả nghiên cứu khả năng phục hồi rừng sau nương rẫy ở Kon Hà Nừng của Võ Đại Hải và Trần Văn Con (2001) [8] cho thấy, đến tuổi 3 phân biệt giữa HL1 và HL2 chưa rõ ràng, nghĩa là ở giai đoạn đầu chưa có các loài dẫn đầu (loài ưu thế) Bắt đầu từ tuổi

4, HL2 nhỏ dần trông thấy, cấu tạo lâm phần cho thấy khá đồng nhất về mặt

tổ hợp loài Đến tuổi 8, HL2 lại lớn hơn vì lúc này số cây/ha đã ổn định, cho nên điều này có thể là do số loài có độ nhiều > 5% tăng lên Với tỷ số HL2 các tác giả đã phân diễn thế của rừng phục hồi sau nương rẫy tại vùng nghiên cứu ra 3 pha diễn thế Bùi Chính Nghĩa (2012) [18] cũng có kết quả tương tự

ở đối với rừng phục hồi ở Tây Bắc

- Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng

Nguyễn Văn Trương (1983) [22] với nghiên cứu về “Quy luật cấu trúc rừng hỗn loài”, tác giả đã nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng, tập trung làm rõ những vấn đề về thành phần loài cây, tìm hiểu cấu trúc từng loài như: cấu trúc đứng, cấu trúc đường kính của rừng, phân bố số cây và tổng tiết diện ngang thân cây trên mặt đất rừng, tái sinh và diễn thế các thế hệ của rừng,…Từ đó đưa ra những kết luận hợp lý và đề xuất các biện pháp xử lý rừng có hiệu quả, vừa cung cấp gỗ, vừa nuôi dưỡng và tái sinh được rừng, là

cơ sở khoa học góp phần giải quyết chiến lược nghề rừng nước ta Ông đã sử dụng các OTC có diện tích từ 0,25 – 1 ha, trong đó các cây D ≥1cm trở lên được đo đếm về D, Hvn, Dt, cự ly cấp kính là 4cm, chiều cao là 2m, cấp tiết diện ngang là 0,025 m2 Tác giả dùng phương pháp toán học để tiếp cận vấn

đề và định hướng hóa quy luật phân bố bằng các mô hình toán học cụ thể sau

đó xây dựng rừng có cấu trúc chuẩn

Nguyễn Văn Hồng (2010) [13] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên tại BQL rừng đặc dụng Hương Sơn, Hà Tĩnh đã đưa ra kết luận ở các trạng thái IIIA1 mật độ tương đối thưa (480 cây/ha), phân bố không đều, độ tàn che đạt 0,53 Trạng thái IIB độ tàn che 0,41; mật độ thấp 390 cây/ha chủ yếu là cây ưa sáng Hàm Weibull mô phỏng tốt quy luật phân bố N/D, N/H Tất cả các ô tiêu chuẩn đều không phù hợp với hàm Meyer

Bùi Thị Diệp (2012) [5] khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tai khu bảo tồn thiên nhiên – văn hóa Đồng Nai cho thấy tổ thành và số lượng loài cây trong khu vực nghiên cứu phong phú, phân bố số cây theo đường kính tuân theo quy luật phân bố khoảng cách, đỉnh phân bố tương ứng với cỡ kính 12cm Phân bố số cây theo chiều cao tuân theo quy luật phân bố của hàm Mayer và giá trị α biến động từ 2,4 đến 2,8; phân bố số cây theo chiều cao có dạng phân bố một đỉnh lệch trái

Phùng Văn Khang (2014) [15] khi nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng kín thường xanh hơi ẩm nhiệt đới ở khu vực mã Đà tỉnh Đồng Nai cho thấy phân

bố N/D của ba trạng thái nghiên cứu IIB, IIIA2 và IIIA3 đều có dạng phân bố giảm, phân bố N/H đều có dạng một đỉnh lệch trái, phân bố liên tục

Nguyễn Thị Thu Hiền, Trần Thị Thu Hà (2014) [12] khi nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại Vườn quốc gia Vũ Quang – Hà Tĩnh cho thấy tổng giá trị về chỉ số quan trọng (IV%) của

tổ hợp loài ưu thế ở 6 ô tiêu chuẩn định vị có biến động rất lớn từ 11,9% đến 48,4% Chỉ số IV% của các loài ưu thế chưa cao Phân bố N/D được mô phỏng tốt bằng hàm khoảng cách, đường cong phân bố số cây theo cỡ kính có dạng giảm

- Các lý thuyết sinh thái và Cấu trúc không gian

Cấu trúc không gian là một trong những chỉ tiêu quan trọng để mô tả cấu trúc lâm phần Các tham số cấu trúc không gian cung cấp các thông tin

trực tiếp và có giá trị về cấu trúc không gian của lâm phần Những thông tin này có thể được sử dụng cho việc tỉa thưa trong quản lý rừng bền vững, mô hình hóa và phục hồi rừng Nguyễn Hồng Hải (2017) [9] đã tính toán và mô tả các tham số cấu trúc như trộn lẫn, ưu thế đường kính và chỉ số đồng góc bằng phần mềm Crancod và Microsoft Excel cho 02 trạng thái rừng lá rộng thường xanh ở A lưới, Thừa thiên Huế Kết quả cho thấy: các loài cây được phân tích đều có mức độ trộn lẫn loài cao và phân bố ngẫu nhiên Các loài cây Trâm vỏ

đỏ, Lá nến, Sung rừng đều có ưu thế về đường kính phân bố đều ở tất cả các cấp độ Trong khi, loài Trâm trắng có xu hướng dành được ưu thế đường kính với các cây xung quanh trong khi loài Vạng trứng có xu hướng bị chèn ép

Phạm Văn Điển (2016) [6] đã nghiên cứu kiểu phân bố và quan hệ không gian phổ biến của các loài cây rừng lá rộng thường xanh ở khu vực A Lưới, Thừa Thiên Huế Ngoài ra tìm hiểu những quá trình sinh thái có thể tạo

ra kiểu phân bố và quan hệ đó Kết quả cho thấy: (1) 16/18 loài có phân bố kiểu cụm ở các khoảng cách khác nhau và không phụ thuộc và độ nhiều của loài cây (2) Phân bố kiểu cụm với mật độ giảm dần đến khoảng cách 15 m và chuyển thành kiểu ngẫu nhiên ở các khoảng cách lớn hơn (3) 12,4% cặp loài cây có khác biệt ý nghĩa từ mô hình không, trong đó, 84% là quan hệ 2 chiều

và 16% là quan hệ 1 chiều (4) có 5 cặp loài cây có quan hệ chặt chẽ với nhau

về mặt sinh thái, với mức tương đồng từ 90% trở lên Nghiên cứu này đã chứng minh rằng phát tán hạn chế là quá trình điều tiết phân bố không gian cùng loài cây Quan hệ tương hỗ giữa các loài cây có thể là do ảnh hưởng của

xu hướng bảo vệ nhóm loài Quan hệ trung lập giữa các loài cây chiếm tỷ trọng nhỏ trong số lượng các cặp loài được nghiên cứu Phân bố và quan hệ không gian của các loài cây bị ảnh hưởng bởi môi trường sống không đồng nhất và khiến cho chúng bị chia tách ở khoảng cách xấp xỉ 15 m Các loài cây

đi kèm mật thiết với nhau là do chúng có nhu cầu sinh thái tương đồng

Nhìn chung, các công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng gần đây thường thiên về việc mô hình hóa số cây theo đường kính và chiều cao đã được các tác giả quan tâm nhiều hơn, đây được coi là quy luật cơ bản nhất trong các quy luật kết cấu lâm phần Biết được các 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 Biết được quy luật cấu trúc cơ bản lâm phần

và kết cấu mật độ tầng thứ để tác động phù hợp vào rừng nhằm điều chỉnh cấu trúc rừng, dẫn dắt rừng đến cấu trúc có thể đáp ứng các mục tiêu mong muốn

1.3 Thảo luận

Nhìn chung, trong thời gian qua đã có rất nhiều các đề tài, công trình nghiên cứu về những đặc điểm cấu trúc của rừng tự nhiên ở Việt Nam Phần lớn các công trình nghiên cứu đều tập trung làm rõ điều kiện hình thành như: Khí hậu, thủy văn, địa hình, đất, khu hệ thực vật, tổ thành rừng, kết cấu, cấu trúc rừng, diễn thế rừng và tình trạng tái sinh rừng Các công trình nghiên cứu trên đều có giá trị về mặt lý luận và thực tiễn, góp phần làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm bảo vệ và phát triển rừng bền vững

Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có nhiều công trình hay đề tài nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng và đa dạng loài cây rừng tự nhiên tại Vườn quốc gia Cúc Phương Mặt khác, rừng tự nhiên tại Vườn quốc gia Cúc Phương là một

hệ sinh thái quan trọng cần được bảo vệ và phát triển Vì vậy, để đóng góp cơ

sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp nhằm bảo tồn, phát triển rừng tại Vườn quốc gia Cúc Phương thì việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng và đa dạng loài cây rừng tự nhiên tại Vườn quốc gia là thực sự cần thiết

Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định và đánh giá tính đa dạng loài cây gỗ trên 03 trạng thái rừng

tự nhiên tại Vườn quốc gia Cúc Phương: Nguyên sinh, bị tác động trung bình,

bị tác động mạnh

- Đánh giá cấu trúc không gian của 03 trạng thái rừng thông qua các chỉ

số cấu trúc

- Đề xuất các giải pháp phát triển rừng tại KVNC

2.2 Giới hạn nghiên cứu

- Về không gian: Đề tài chỉ tiến hành tại hai trạng thái rừng được cho là nguyên sinh và thứ sinh ở VQG Cúc Phương

- Về thời gian: Tiến hành thu thập số liệu ngoại nghiệp từ tháng 05/2017 đến tháng 09/2017, sau đó xử lý số liệu nội nghiệp và hoàn thiện luận văn

2.3 Nội dung nghiên cứu

2.3.1 Đặc điểm phân bố và đa dạng các loài cây gỗ

- Nghiên cứu mật độ, tổ thành của loài cây gỗ

- Phân bố số cây theo N/D

- Tính đa dạng loài của tầng cây cao

2.3.2 Đặc điểm cấu trúc không gian của các loài cây gỗ

- Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc không gian của các loài cây gỗ theo các chỉ số hỗn loài, ưu thế, đồng góc

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Kế thừa tài liệu

Kế thừa những tư liệu về điều kiện tự nhiên: Địa hình, khí hậu, thủy văn, đất đai, tài nguyên rừng; điều kiện kinh tế − xã hội: Dân số, lao động, thành phần dân tộc

2.4.2 Điều tra ngoại nghiệp

2.4.2.1 Điều tra sơ thám

Điều tra sơ thám toàn bộ khu vực nghiên cứu để nắm được một cách tổng quát tình hình chung của đối tượng nghiên cứu về địa hình, địa vật, đặc điểm tài nguyên rừng để chọn các vị trí lập OTC và có những định hướng cho công tác điều tra tỉ mỉ

2.4.2.2 Điều tra tỉ mỉ

a Lập ô tiêu chuẩn:

Tiến hành lập ô tiêu chuẩn theo phương pháp ô tiêu chuẩn (OTC) điển hình tạm thời Diện tích mỗi ô là 10.000 m2 (100 m x 100 m): Ô tiêu chuẩn đại diện cho lâm phần nghiên cứu về điều kiện sinh thái, cấu trúc quần xã và tình hình sinh trưởng

Lập 01 OTC trên trạng thái rừng nguyên sinh (ít bị tác động) và 02

OTC trên trạng thái đã bị tác động (trung bình và mạnh) Tiến hành điều tra

thu thập số liệu trên các OTC

b Điều tra cấu trúc tầng cây gỗ

Trong mỗi OTC đã lập tiến hành điều tra tầng cây cao về các chỉ tiêu sau:

- Xác định vị trí của toàn bộ số cây có đường kính lớn hơn hoặc bằng

2,5 cm trong ô tiêu chuẩn

- Xác định thành phần loài, tên loài (những loài không biết tên thì lấy mẫu lá về để xác định)

- Đo đường kính D1.3 của tất cả các cây: dùng thước kẹp kính độ chính

xác 0,5 cm

Toàn bộ các số liệu đo đếm tầng cây cao được ghi chép theo mẫu biểu 2.1 sau:

Mẫu biểu 2.1: Biểu điều tra tầng cây cao

Địa điểm Độ cao Ngày điều tra Trạng thái rừng Độ dốc Người điều tra OTC số Hướng dốc

STT Tên cây Vị trí (m) D1.3 (cm) Ghi

 Xác định công thức tổ thành theo số cây Cách làm như sau:

+ Bước 1: Tập hợp số liệu tầng cây cao ở tất cả các OTC theo loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài

+ Bước 2: Xác định tổng số loài cây và tổng số cá thể trong các OTC của từng trạng thái

+ Bước 3: Tính số cá thể trung bình của 1 loài theo công thức

+ Bước 4: Xác định số loài, tên loài tham gia vào công thức tổ thành

Những loài nào có số cây ≥ thì tham gia vào công thức tổ thành

+ Bước 5: Xác định hệ số tổ thành của từng loài theo công thức:

(2.2) Trong đó:

Ki là HSTT loài i

Xi là số lượng cá thể loài i

N là ∑ số cá thể của tất cả các loài

+ Bước 6: Viết công thức tổ thành

Loài nào có Ki > 0,5 thì ghi vào công thức tổ thành Loài nào có hệ số

tổ thành lớn viết trước, nhỏ viết sau

Chú ý: Khi viết CTTT loài có 0,5≥ Ki<0,9 dùng dấu (+); những loài có Ki<0,5 dùng dấu (-)

 Xác định tổ thành theo chỉ số quan trọng IV (Important Value)

Trong đó:

IV%: Chỉ số mức độ quan trọng của loài trong quần xã

N% là mật độ tương đối (N% = Ni/N)

G% là tiết diện ngang thân cây tương đối (G% = Gi/G)

Ni và Gi là mật độ và tổng tiết diện ngang của loài i

Dựa vào kết quả IV% ở trên :

+ Nếu loài nào có IV% ≥ 5% thì loài đó có ý nghĩa về mặt sinh thái trong quần xã

+ Nếu nhóm có dưới 10 loài có ΣIV% ≥ 40% sẽ là nhóm loài ưu thế và được sử dụng nhóm loài đó đặt tên cho quần xã

b Mật độ: Mật độ là chỉ tiêu cấu trúc nói lên số lượng cá thể trên một đơn vị diện tích (thường là 1 ha)

Công thức xác định mật độ như sau :

Trong đó:

n: Là số lượng cá thể trong OTC (cây)

Sôtc : Là diện tích của OTC (m2)

c Chỉ số đa dạng loài Simpson (D) : được sử dụng để đánh giá sự đa dạng về

số lượng loài của một quần xã Chỉ số D được tính theo công thức :

Trong đó:

S: Số loài cây bắt gặp; N: Tổng số cá thể của các loài cây; Pi : là độ nhiều

tương đối của loài thứ i; Pi = với ni là số cá thể của loài thứ i ( i = 1 ÷ S )

d Chỉ số H’ của Shannon – Weiner: được sử dụng để đo đạc tính đa dạng về

số loài cây gỗ cho từng trạng thái rừng Chỉ số H’ được tính theo công thức:

Trong đó:

N: Tổng số cây trong ô tiêu chuẩn; ni: Số cây của loài thứ i

e Chỉ số cân bằng (E): là độ nhiều tương đối của các loài cây khác nhau trong

cùng một quần xã

E= H´/ ln (S) (2.7) Trong đó:

H´: Chỉ số đa dạng Shannon – Weiner; S: độ nhiều của loài (tổng số loài cây)

2.4.3.2 Đặc điểm cấu trúc không gian

a Chỉ số đồng góc (Uniform angle index – hình 2.1a) mô tả thứ bậc của phân

bố đều cho 4 cây gần nhất với cây mục tiêu (reference tree) Chỉ số này được

định nghĩa là tỷ lệ của các góc () nhỏ hơn góc tiêu chuẩn (0= 72°):

Wi = 1 nếu j<0, Wi = 0 nếu j>0, 0= 360°/(n+1)

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

Không có j<0

Có 01 j<0

Có 02 j<0

Có 03 j<0 Tất cả 04 j<0

Rất đều Đều Ngẫu nhiên Cụm Rất cụm

Hình 2.1: Định nghĩa cho 03 tham số không gian: Chỉ số đồng góc (Uniform angleindex-W), Hỗn loài (Mingling-M) và Ƣu thế (Dominance-U)

b Hỗn loài (Mingling − hình 2.1b) mô tả thành phần loài và mô hình không gian trong rừng hỗn giao Chỉ số này được định nghĩa là tỷ lệ của 4 cây gần nhất mà khác loài với cây mục tiêu (reference tree):

Cả 4 cây gần nhất đều cùng loài với cây mục tiêu

3/4 cây gần nhất cùng loài với cây mục tiêu

2/4 cây gần nhất cùng loài với cây mục tiêu

1/4 cây gần nhất cùng loài với cây mục tiêu

Cả 4 cây gần nhất đều khác loài với mục tiêu

Không hỗn loài Hỗn loài thấp Hỗn loài trung bình Hỗn loài cao

Hỗn loài rất cao

c Ưu thế (dominance- hình 2.1c) mô tả sự khác biệt về kích thước giữa cây mục tiêu và 4 cây gần nhất với nó Chỉ số này được định nghĩa là tỷ lệ của 4 cây gần nhất mà nhỏ hơn cây mục tiêu:

Cả 4 cây gần nhất đều nhỏ hơn cây mục tiêu

3/4 cây gần nhất nhỏ hơn cây mục tiêu

2/4 cây gần nhất nhỏ hơn cây mục tiêu

1/4 cây gần nhất nhỏ hơn cây mục tiêu

Cả 4 cây gần nhất đều lớn hơn cây mục tiêu

Ưu thế trội

Ưu thế Trung bình

Bị chèn ép

Bị chèn ép mạnh

Để tính toán và phân tích các chỉ số đa dạng, chỉ số phân bố và các chỉ

số cấu trúc không gian của mỗi loài cây, phần mềm Crancod 1.4 (www.pommerening.org) và Microsoft Excel đã đƣợc sử dụng Để loại bỏ hiệu ứng cận biên (edge effect), một vùng đệm với độ rộng 5 m so với cạnh của OTC đã đƣợc áp dụng trong quá trình tính toán

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC

NGHIÊN CỨU 3.1 Điều kiện tự nhiên

3.1.1 Vị trí địa lý

Khu vực nghiên cứu gồm toàn bộ diện tích 22 200 ha của Vườn quốc gia Cúc Phương và khoảng 15 000 ha các địa phương xung quanh thuộc vùng đệm Cúc Phương nằm trên địa giới ở phần giáp ranh 3 tỉnh là Ninh Bình, Hòa Bình và Thanh Hóa Khu vực nghiên cứu ước chiều dài 50 km và rộng

30 km Tọa độ địa lý Vườn quốc gia Cúc Phương từ 2014' đến 20 24' vĩ độ bắc và 10529' đến 10544' kinh độ đông

Hình 3.1: Bản đồ Vườn quốc gia Cúc phương

3.1.2 Địa hình

Cúc Phương nằm ở phía đông nam của dãy núi Tam Điệp, một dãy núi

đá vôi chạy từ tỉnh Sơn La ở hướng Tây Bắc Dải núi đá vôi này với ưu thế là kiểu karst tự nhiên, hình thành trong lòng đại dương cách đây khoảng 200

triệu năm Dãy núi này nhô lên đến độ cao 636 m tạo thành một nét địa hình nổi bật giữa một vùng đồng bằng Phần dãy núi đá vôi bao quanh vườn quốc gia có chiều dài khoảng 25 km và rộng đến 10 km, ở giữa có một thung lũng chạy dọc gần hết chiều dài của dãy núi

3.1.3 Đất đai

Theo tài liệu của Nguyễn Xuân Quát (1971), Cúc Phương có 7 loại đất chính:

I - Đất Renzin màu đen phát triển trên đá vôi, phân bố ở đỉnh núi

II - Đất Renzin màu vàng phát triển trên đá vôi, phân bố trên sườn núi đá III - Đất Renzin màu vàng đỏ phát triển trên đá vôi, phân bố ở chân núi đá

IV - Đất Macgalit − Feralit vàng xám phát triển trên sản phẩm xung tích đá vôi, phân bố thung núi

V - Đất feralit vàng nhạt phát triển trên Sa thach hay Alơrolit, phân bố núi đất

VI - Đất Feralit vàng (nâu, tím, xám) phát triển trên đá Acgilit, phân bố núi đất

VII - Đất feralit vàng đỏ phát triển trên diệp thạch sét, phân bố núi đất thấp

3.1.4 Khí hậu, thủy văn

Tuy nhiên, do địa hình núi đá vôi nên nhiệt độ cực hạn ở đây có thể biến động rất lớn, có năm rất lạnh nhưng chỉ kéo dài 4-5 ngày hoặc rất nóng

chỉ 1-2 ngày Trong 15 năm quan trắc nhiệt độ tối thấp tuyệt đối 0,7 oC (18/1/1967) và nhiệt độ tối cao tuyệt đối là 39,5 oC (20/7/1979)

Chế độ nhiệt ở Cúc Phương chịu ảnh hưởng của độ cao và thảm thực vật rừng Điều đó được thể hiện từ số liệu quan trắc của 3 trạm khí tượng như sau:

Ở trạm Bống, là trung tâm rừng nguyên sinh có độ cao so với mặt biển từ

300 - 400 m, thảm thực vật rừng tươi tốt, nhiệt độ bình quân năm là 20,6 oC

Ở trạm Đang, nằm ở vùng rừng thứ sinh, rừng có chất lượng xấu, một

số đã bị khai thác chọn hoặc làm nương rẫy Độ cao so với mặt biển 200-250

m Nhiệt độ bình quân năm 21,8 oC, cao hơn ở Bống 1,2 o

C

Ở trạm Nho Quan, nằm ngoài ranh giới vườn, cách trung tâm vườn 20

km, ở đây không có rừng, độ cao so với mực nước biển là 20 m, nhiệt độ bình quân năm là 22,7 oC, cao hơn nhiệt độ bình quân của Bống 2,1 oC và cao hơn nhiệt độ bình quân của Đang 0,9 o

C

3.1.4.2 Chế độ mưa

Lượng mưa bình quân năm của Cúc Phương biến động từ 1800 mm đến

2400 mm, bình quân năm là 2138 mm/năm Đó là lượng mưa tương đối lớn

so với vùng xung quanh

Nếu tính tháng có lượng mưa từ 100 mm là tháng mưa thì ở đây có tới

8 tháng và mùa mưa kéo dài từ tháng 4 đến tháng 11 Tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng 9 với 410,9 mm; trong khi đó các tháng 12, 1, 2 và 3 lượng mưa chưa được 50 mm Mặc dù mùa khô có 4 tháng nhưng phân biệt rất rõ với mùa mưa Mưa ít cộng với nhiệt độ thấp làm cho khí hậu ở Cúc Phương tương đối khắc nghiệt về mùa đông

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu khí hậu cơ bản khu vực VQG Cúc Phương

(Số liệu tổng hợp trong 15 năm quan trắc từ 1965 - 1979)

Hình 3.2: Biểu đồ khí hậu Gaussen Walter khu vực VQG Cúc Phương

là con sông chính của Tỉnh Thanh Hoá

3.2 Đặc điểm tài nguyên rừng

3.2.1 Tài nguyên thực vật rừng

Vườn Quốc Gia Cúc Phương có 20.473 ha rừng tự nhiên trong tổng

số diện tích 22.200 ha (chiếm 92,2%) thuộc Thảm thực vật rừng mưa nhiệt đới thường xanh Cúc Phương là nơi rất đa dạng về cấu trúc tổ thành

§é Èm

loài trong hệ thực vật Với diện tích chỉ có 0,07% so với cả nước, nhưng lại có số họ thực vật chiếm tới 57,93%; số chi 36,09% và số loài chiếm 17,27% so với tổng số họ, chi và loài của cả nước

Bảng 3.2: Số lượng Taxon về thực vật bậc cao ở Cúc Phương

2103 loài thực vật thuộc 917 chi, 231 họ của 7 ngành thực vật bậc cao Trong

đó có rất nhiều loài có giá trị: 229 loài cây ăn được, 240 loài cây có thể sử dụng làm thuốc chữa bệnh nhuộm, 137 loài cho tanin, nhiều loài được ghi trong sách đỏ Việt Nam và IUCN

Bảo vệ rừng nguyên sinh Cúc Phương là bảo vệ được kho báu về tài nguyên động thực vật quý, trong đó có các loài cây thuốc quý

Qua số liệu thống kê Bảng 3.2, ở Cúc Phương ngành hạt kín chiếm ưu thế với 87,06% trong tổng số loài thực vật bậc cao Cúc Phương có 9 họ thực

Đến nay, đã có 313 loài chim được xác định ở Cúc Phương Cúc Phương nằm tại vị trí tận cùng phía bắc của vùng chim đặc hữu vùng đất thấp Trung Bộ Tuy nhiên, chỉ có một loài có vùng phân bố giới hạn được ghi nhận tại đây là khướu mỏ dài Cúc Phương được công nhận là một vùng chim quan trọng tại Việt Nam

Nhiều nhóm sinh vật khác cũng đã được điều tra, nghiên cứu ở Cúc Phương trong đó có ốc Khoảng 111 loài ốc đã được ghi nhận trong một chuyến điều tra gần đây trong đó có 27 loài đặc hữu Khu hệ cá trong các hang động ngầm cũng đã được nghiên cứu, ít nhất đã có một loài cá được ghi nhận tại đây là loài đặc hữu đối với vùng núi đá vôi, đó là Cá niết hang Cúc Phương Cúc Phương đã xác định được 280 loài bướm, 7 loài trong số đó lần đầu tiên được ghi nhận ở Việt Nam tại Cúc Phương vào năm 1998

3.3 Điều kiện kinh tế - xã hội

3.3.1 Dân số, lao động

Dân số ở đây chủ yếu là dân tộc Kinh và Mường, mật độ của vùng là

138 người/km2, nhưng dân số phân bố không đều như Cúc Phương 23 người/km2, Yên Trị 354 người/km2, Yên Quang 559 người/km2

Do đặc điểm dân cư chủ yếu tập trung ở các vùng thấp gần các trục đường giao thông nên phân bố lao động sản xuất cũng chủ yếu tập chung ở đây Lực lượng sản xuất lao động đông đảo nhưng cơ cấu ngành nghề đơn giản Hoạt động sản xuất chủ yếu là nghề nông, chăn nuôi gia súc, gia cầm Một số ít người làm về y tế, giáo dục, dịch vụ, sản xuất thủ công nghiệp Vấn

đề này đã một phần tạo sứ ép đối với tài nguyên của VQG Cúc Phương

3.3.2 Kinh tế, xã hội

Sản xuất nông nghiệp là ngành sản xuất chủ đạo chủ yếu là trồng lúa và các loại hoa màu Tuy nhiên do diện tích còn hạn hẹp nên hiệu quả kinh tế chưa cao

Chăn nuôi chiếm vị trí khá quan trọng khá phát triển trong vùng chủ yếu là trâu bò Sản xuất thủy sản hầu như không đáng kể, chủ yếu là cung cấp nguồn thực phẩm tại cho dân trong khu vực

Sản xuất công nghiệp có một số cơ sở sẩn xuất với quy mô nhỏ và sản xuất thủ công nghiệp như khai thác đá, nung gạch, sản xuất các dụng cụ gia đình

Hệ thống giao thông vận tải tương đối hoàn chỉnh Hệ thống đường cấp phối giữa các xã trong huyện cũng hình thành nên giao thông khá thuận lợi Trong vườn đoạn đường từ khu văn phòng tới khu trung tâm Bông đã được cải tại và nâng cấp Đường điện đã có dây tải điện và các trạm biến thế đã đến được với các xã vùng đệm của VQG

Các xã trong khu vực đều có trạm xá nhưng chưa có bác sĩ chỉ có y tá

là người có tay nghề và kĩ thuật cao nhất Giáo dục phát triển tương đối tốt Số trường lớp các cấp phát triển khá đồng đều ở các xã Tuy nhiên ở các bản vùng sâu, vùng xa vẫn còn hiện tượng mù chữ và tái mù chữ

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1 Đặc điểm phân bố và đa dạng các loài cây gỗ

4.1.1 Mật độ, tổ thành của loài cây gỗ

Cấu trúc mật độ phản ánh mức độ tận dụng không gian dinh dưỡng và vai trò của loài trong quần xã thực vật rừng Cấu trúc tổ thành của tầng cây gỗ chỉ thành phần và tỷ lệ số lượng đơn vị cá thể (hoặc thể tích thân cây, tiết diện ngang thân cây) của loài so với chỉ tiêu tương ứng của tất cả các loài hình thành rừng, đơn vị tính theo phần mười hoặc phần trăm (Nguyễn Văn Thêm, 2002) [29] Khi biểu thị tổ thành theo số cây, các hệ số tổ thành được xác định theo chỉ số phần mười Tổ thành tầng cây gỗ còn được phản ánh thông qua chỉ

số phần trăm về mức độ quan trọng của loài trong quần xã (IV%) Chỉ số IV% đánh giá mức độ quan trọng của loài trên cơ sở xem xét tổng hợp các chỉ tiêu gồm mật độ tương đối và tiết diện ngang tương đối, chỉ số IV% của loài nào

đó càng cao thì loài đó càng có ý nghĩa quan trọng về phương diện sinh thái

Kết quả nghiên cứu mật độ và tổ thành của ba trạng thái rừng như sau:

Kết quả nghiên cứu (ở bảng 4.1) cho thấy: Ô tiêu chuẩn 1 có mật độ tương đối cao, trung bình 817 cây/ha, trong đó Phân mã là 101 cây chiếm 12,36%

Từ kết quả ở bảng 4.1 ta có CTTT theo chỉ số quan trọng IV% như sau:

9,67Va + 7,65Nt + 6,96Pm + 4,89Tm + 70,83LK

Chú thích: - Va: Vàng anh - Pm: Phân mã - LK: Loài khác

- Nt: Nang trứng - Tm: Thừng mực

Bảng 4.1 Đặc điểm các loài cây gỗ của OTC 1 - Nguyên sinh

101 cây nhưng hệ số tổ thành theo chỉ số quan trọng lại thấp hơn (6,96%) loài này là cây gỗ nhỡ nhưng phát triển mạnh và có đời sống dài, Thừng mực có 42 cây (chiếm 4,89%) đây là loài tiên phong xâm chiếm không gian mở nên thường bị cạnh tranh mạnh về hoàn cảnh sống

Kết quả nghiên cứu bảng 4.2, cho thấy: Ô tiêu chuẩn 2 có mật độ trung bình là 601 cây/ha, thấp hơn ô tiêu chuẩn 1 là 817 cây/ha và cũng là ô tiêu chuẩn có mật độ trung bình thấp nhất trong 3 ô tiêu chuẩn Trong đó, Màu cau đất có 68 cây/ha chiếm 11,31%, Tèo nông là 66 cây/ha chiếm 10,98%

Bảng 4.2: Đặc điểm các loài cây gỗ của OTC 2 - Bị tác động trung bình

Chú thích : - Va: Vàng anh - Tk: Trường kẹm - Mcđ: Màu cau đất

- Tn: Tèo nông - Nr: Nhãn rừng - LK: Loài khác

- Nv: Nhò vàng

Ô tiêu chuẩn 2, có mật độ trung bình 601 cây/ha, số loài tham gia vào tầng cây gỗ là 82 loài thấp hơn ô tiêu chuẩn 1 là 216 cây và 24 loài khi ô tiêu chuẩn 1 có mật độ trung bình 817 cây/ha gồm 106 loài tham gia vào tầng cây

gỗ, thấp hơn ô tiêu chuẩn 3 là 405 cây và 6 loài khi ô tiêu chuẩn 3 có mật độ trung bình là 1006 cây gồm 88 loài tham gia vào tầng cây gỗ, nhưng ô tiêu chuẩn 2 lại có số loài tham gia vào công thức tổ thành nhiều hơn hai ô tiêu

chuẩn 1 và 3 là 2 loài Như vậy, đây là ô tiêu chuẩn có sự phân hóa rõ rệt với nhiều loài cây gỗ phát triển mạnh giữ vai trò quan trọng quần xã

Theo công thức tổ thành trên thì Vàng anh vẫn là loài giữ ưu thế trong quần xã điều này có thể nhận ra khi IV% tăng (từ 9,67% – 12,85%) Quần xã xuất hiện thêm loài mới chiếm ưu thế Trường kẹm 36 cây (9,50%), Nhò vàng

64 cây (7,44%) có thể thấy đây là loài cây ưa sáng phát triển mạnh và chiếm

ưu thế cao trong quần xã cùng với loài Màu cau đất 68 cây (6,89%), Tèo nông

66 cây (9,90%) tạo nên sự phân hóa trong quần xã

Bảng 4.3: Đặc điểm các loài cây gỗ của OTC 3 - Bị tác động mạnh

Kết quả ở bảng 4.3 cho thấy:

Ô tiêu chuẩn 3, có mật độ trung bình 1006 cây/ha cao hơn ô tiêu chuẩn

1 và ô tiêu chuẩn 2 Trong đó, loài Nhò vàng là 392 cây/ha chiếm 38,97%, Vàng anh là 117 cây/ha chiếm 11,63 cây/ha

Công thức tổ thành theo chỉ số quan trọng IV% như sau:

25,72Nv + 18,38Cl + 12,28Va + 7,09Nt + 36,53LK

Chú thích: - Nv: Nhò vàng - Cl: Cà lồ - LK: Loài khác

- Va: Vàng anh - Nt: Nang trứng