(Luận văn thạc sĩ) phân tích đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cây rừng tự nhiên ở vườn quốc gia cúc phương, tỉnh ninh bình​

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam kết công trình nghiên cứu tơi, số liệu luận văn trung thực chƣa công bố cơng trình nghiên cứu khác Tác giả Nguyễn Thị Hòa ii LỜI CẢM ƠN Trải qua hai năm học tập trƣờng Đại học Lâm nghiệp, khóa học cao học K23B Lâm học (2015 – 2017) bƣớc vào giai đoạn kết thúc Trong suốt trình học tập thực luận văn thạc sỹ khoa học Lâm nghiệp, nhận đƣợc động viên giúp đỡ nhiệt tình nhà trƣờng, thầy, cô giáo, quan, bạn bè đồng nghiệp Nhân dịp này, tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Hồng Hải, ngƣời trực tiếp tận tình hƣớng dẫn, dìu dắt giúp đỡ tơi thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Lâm nghiệp, Phòng đào tạo Sau đại học Đồng thời xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo, cán công chức Vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng toàn thể bạn bè, đồng nghiệp, giúp thu thập số liệu tham gia nhiều ý kiến quý báu góp phần đáng kể cho luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn học viên lớp cao học Lâm học 23B động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập trƣờng nhƣ thực tập tốt nghiệp Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, ngƣời ln sát cánh động viên, giúp đỡ tơi mặt suốt q trình học tập thực luận văn Mặc dù cố gắng nhƣng khuôn khổ thời gian kinh nghiệm cịn hạn chế nên luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp q báu thầy giáo, giáo, nhà khoa học bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Tác giả Nguyễn Thị Hịa iii 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 Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên giới 1.2 Ở nƣớc 1.3 Thảo luận 13 Chƣơng MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG 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 đa dạng loài gỗ 14 2.3.2 Đặc điểm cấu trúc không gian loài gỗ 14 2.4 Phƣơng 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 Chƣơng ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 22 3.1 Điều kiện tự nhiên 22 iv 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 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 4.1 Đặc điểm phân bố đa dạng loài gỗ 30 4.1.1 Mật độ, tổ thành loài gỗ 30 4.1.2 Phân bố số theo đƣờng kính N/D 35 4.1.3 Tính đa dạng lồi tầng cao 38 4.2 Cấu trúc loài gỗ theo số hỗn lồi, ƣu thế, đồng góc 41 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nội dung VQG Vƣờn Quốc Gia OTC Ô tiêu chuẩn HSTT Hệ số tổ thành CTTT Công thức tổ thành D1.3 Đƣờng kính thân vị trí 1,3 m (cm) Hvn Chiều cao vút (m) Dt Đƣờng kính tán (m) G/ha Tiết diện ngang (m2/ha) V Thể tích (m3/ha) M/ha Trữ lƣợng rừng ( m3/ha) N/ha Mật độ rừng (cây/ha) N% Mật độ tƣơng đối (%) G% Tiết diện ngang tƣơng đối (%) V% Thể tích tƣơng đối (%) IV% Chỉ số quan trọng (%) N/D1.3 Phân bố số theo đƣờng kính 1,3 m W Chỉ số đồng góc M Chỉ số hỗn loài U Chỉ số ƣu Giá trị trung bình S Số lồi (lồi) N Tổng số cá thể (cây) D Chỉ số đa dạng Simpson H’ Chỉ số đa dạng Shannon - Weiner E Chỉ số tƣơng đồng Evenness vi DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 3.1 Các tiêu khí hậu khu vực VQG Cúc Phƣơng 25 3.2 Số lƣợng Taxon thực vật bậc cao Cúc phƣơng 27 4.1 Đặc điểm loài gỗ OTC - Nguyên sinh 31 4.2 Đặc điểm loài gỗ OTC - Bị tác động trung bình 32 4.3 Đặc điểm lồi gỗ OTC - Bị tác động mạnh 33 4.4 Tính đa dạng tầng cao 03 OTC 39 vii DANH MỤC CÁC HÌNH TT 2.1 Tên hình Định nghĩa cho 03 tham số khơng gian: Chỉ số đồng góc Trang 19 (Uniform angle index – W), Hỗn loài (Mingling – M) Ƣu (Dominance – U) 3.1 Bản đồ Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng 22 3.2 Biểu đồ khí hậu Gaussen Walter khu vực VQG Cúc Phƣơng 26 4.1 Phân bố số theo đƣờng kính N/D – OTC 35 4.2 Phân bố số theo đƣờng kính N/D – OTC 36 4.3 Phân bố số theo đƣờng kính N/D – OTC 37 4.4 Đặc điểm Hỗn loài loài ƣu OTC 41 4.5 Đặc điểm Hỗn loài loài ƣu OTC 42 4.6 Đặc điểm Hỗn loài loài ƣu OTC 43 4.7 Đặc điểm Ƣu đƣờng kính loài ƣu OTC 46 4.8 Đặc điểm Ƣu đƣờng kính lồi ƣu OTC 47 4.9 Đặc điểm Ƣu đƣờng kính lồi ƣu OTC 48 4.10 Đặc điểm Chỉ số đồng góc lồi ƣu OTC 51 4.11 Đặc điểm Chỉ số đồng góc loài ƣu OTC 52 4.12 Đặc điểm Chỉ số đồng góc lồi ƣu OTC 53 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng nguồn tài nguyên vô quý giá và giữ vai trò quan trọng phòng hộ, bảo vệ mơi trƣờng, trì cân 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 ngày cao ngƣời Trong lĩnh vực lâm nghiệp, nghiên cứu cấu trúc đa dạng loài rừng quan trọng làm sở cho biện pháp kỹ thuật lâm sinh xây dựng phát triển rừng Trên quan điểm sinh thái, đặc điểm cấu trúc thể rõ nét mối quan hệ qua lại thành phần hệ sinh thái rừng chúng với môi trƣờng, việc nghiên cứu cấu trúc rừng nhằm trì rừng nhƣ hệ sinh thái ổn định, có hài hồ nhân tố cấu trúc, lợi dụng tối đa tiềm điều kiện lập địa phát huy bền vững chức có lợi rừng kinh tế, xã hội sinh thái Đa dạng loài rừng phong phú số lƣợng loài hệ sinh thái, lồi rừng có khơng gian sống khác nhƣng phát triển tạo nên tính đặc trƣng cho khu rừng Nắm đƣợc đặc điểm cấu trúc đa dạng loài rừng, nhà lâm nghiệp chủ động việc xác lập kế hoạch biện pháp kỹ thuật tác động xác vào rừng, góp phần quản lý kinh doanh rừng bền vững Vƣờn Quốc gia Cúc Phƣơng, tỉnh Ninh Bình có hệ thực vật phong phú đa dạng mang đặc trƣng rừng mƣa nhiệt đới, có nhiều cơng trình nghiên cứu khu vực Tuy nhiên, nghiên cứu cấu trúc đa dạng lồi cịn hạn chế chƣa có giá trị bảo tồn loài Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn công tác bảo tồn phát triển hệ sinh thái rừng vƣờn quốc gia đề tài: “Phân tích đặc điểm cấu trúc đa dạng loài rừng tự nhiên Vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng, tỉnh Ninh Bình” đƣợc đặt cần thiết, có ý nghĩa mặt khoa học lẫn thực tiễn Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên giới Cấu trúc rừng quy luật xếp, tổ hợp thành phần quần xã thực vât rừng theo không gian thời gian Hệ sinh thái rừng, đặc biệt hệ sinh thái rừng tự nhiên nhiệt đới hệ sinh thái có cấu trúc cầu kỳ phức tạp trái đất Bởi vậy, nghiên cứu cấu trúc rừng thách thức nhà khoa học lâm nghiệp Baur G.N (1964) [1], nghiên cứu sở sinh thái học kinh doanh rừng mƣa tác giả sâu vào nghiên cứu nhân tố cấu trúc rừng, biện pháp kỹ thuật lâm sinh đƣợc áp dụng vào rừng mƣa tự nhiên - Mơ tả hình thái cấu trúc rừng Nghiên cứu tìm hiểu cấu trúc sinh thái thơng qua việc mô tả, phân loại đƣa khái niệm dạng sống, tầng phiến Ngoài biểu diễn đặc trƣng cấu trúc rừng mƣa hình thái chúng phẫu đồ rừng Catinot R (1965) [3] Roollet (1971) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [7], mơ tả cấu trúc hình thái rừng mƣa phẫu đồ, biểu diễn mối tƣơng quan đƣờng kính ngang ngực chiều cao vút tƣơng quan đƣờng kính tán đƣờng kính ngang ngực năm hồi quy Nhƣ vậy, từ việc nghiên cứu tầng thứ, hầu hết nhà nghiên cứu, tác giả đƣa nhận xét mang tính định tính, chƣa thực phản ánh đƣợc phức tạp cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới - Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng Việc nghiên cứu cấu trúc rừng có từ lâu đƣợc chuyển dần từ mơ tả định tính sang định lƣợng với hỗ trợ thống kê toán học tin học Nhiều tác giả sử dụng cơng thức hàm tốn học để mơ hình hóa cấu trúc rừng, xác định mối quan hệ nhân tố cấu trúc rừng Raunkiaer (1934) đƣa công thức xác định phổ dạng sống chuẩn cho hàng nghìn lồi khác Theo cơng thức phổ dạng sống chuẩn đƣợc xác định theo tỷ lệ phần trăm số lƣợng cá thể dạng sống so với tổng số cá thể khu vực Để biểu thị tính đa dạng loài, số tác giả xây dựng cơng thức xác định số đa dạng lồi nhƣ Simpson (1949), Margalef (1958), Menhini (1964)… Các nghiên cứu định lƣợng cấu trúc rừng phát triển mạnh mẽ hàm toán học đƣợc đƣa vào sử dụng để mô quy luật kết cấu lâm phần Nhiều tác giả tập trung nghiên cứu cấu trúc rừng theo không gian thời gian, tiêu biểu nhƣ Rollet B.L (1971) Cấu trúc quần thụ ảnh hƣởng tái sinh rừng đƣợc Andel S (1981) [24] chứng minh độ dầy tối ƣu cho phát triển bình thƣờng gỗ 0,6 – 0,7 Độ khép tán quần thụ có quan hệ với mật độ sức sống Van Steenis (1956) [49] cho Rừng nhiệt đới có tổ thành lồi phức tạp, khác tuổi nên thời kỳ tái sinh quần thể diễn quanh năm Chỉ mạ, lồi chịu đƣợc bóng giai đoạn cịn nhỏ có khả tồn dƣới tán rừng với tuổi khác - Các lý thuyết sinh thái Vào năm 1980, giả thuyết trì tính đa dạng lồi rừng nhiệt đới phân thành hai nhóm (Hubell, 2004) [37]: (i) Giả thuyết kẻ thù Janzen (1970) [40] Connell (1971) [28] đề xƣớng; (ii) giả thuyết ổ sinh thái tái sinh phân chia lỗ trống (Denslow, 1980 [30]; Grubb, 1977 [34], Hartshorn, 1985 [36], Orians, 1994 [42], Ricklefs, 1977 [43]) Giả thuyết kẻ thù cho đa dạng loài rừng nhiệt đới đƣợc trì thơng qua tƣơng tác phát tán hạt giống tỷ lệ chết hạt phụ thuộc vào mật độ rừng Phần lớn hạt giống rơi xuống bên cạnh mẹ bị tiêu diệt kẻ thù bệnh hại, số hạt giống thoát khỏi ... triển rừng bền vững Tuy nhiên, chƣa có nhiều cơng trình hay đề tài nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng đa dạng loài rừng tự nhiên Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng Mặt khác, rừng tự nhiên Vƣờn quốc gia Cúc. .. công tác bảo tồn phát triển hệ sinh thái rừng vƣờn quốc gia đề tài: ? ?Phân tích đặc điểm cấu trúc đa dạng loài rừng tự nhiên Vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng, tỉnh Ninh Bình” đƣợc đặt cần thiết, có ý nghĩa... để đóng góp sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp nhằm bảo tồn, phát triển rừng Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng đa dạng loài rừng tự nhiên Vƣờn quốc gia thực cần