Nguyên cứu cấu trúc rừng tự nhiên thuộc khu bảo tồn thiên nhiên pù huống tỉnh nghệ an

1 đặt vấn đề Rừng yếu tố môi sinh không thay được, điều thể chức phòng hộ, trì cân sinh thái, bảo vệ đa dạng sinh học, bảo tồn nguồn gen, cung cấp lâm sản, thực phẩm dược phẩm đáp ứng nhu cầu người Tuy nhiên, diƯn tÝch rõng ThÕ giíi nãi chung vµ ViƯt nam nói riêng đà giảm đáng kể, nguyên nhân người đốt rừng làm nương rẫy, khai thác mức lạm vào vốn rừng Nếu năm 1945 diện tích rừng nước 14.3 triệu ha, độ che phủ chiếm 43% năm 1993 diện tích rừng 9.3 triệu ha, độ che phủ 28%; năm 2005 diƯn tÝch rõng 12.6 triƯu ha, ®é che phđ 37% [18] Diện tích rừng năm gần có tăng lên chủ yếu rừng trồng loài cấu trúc tổ thành đơn giản, loài quý hiếm, tính ổn định bảo vệ môi trường thấp chưa đảm bảo độ an toàn sinh thái (độ che phủ 43%) Nạn rừng diễn liên tục nhiều thập kỷ qua đà làm cho nhiều khu rừng lớn bị chia cắt thành mảng rừng nhỏ bị khai thác mức làm cÊu tróc rõng biÕn ®ỉi theo chiỊu h­íng xÊu ViƯc rừng không làm cho diện tích đất trống đồi núi trọc tăng lên, làm suy giảm tính đa dạng sinh học, số loài thực vật, động vật có nguy bị tuyệt chủng mà ảnh hưởng nghiêm trọng đến sống người dân miền đất nước : Thiếu nước sản xuất, khí hậu biến đổi, hạn hán, lũ lụt thường xuyên xảy Trước tình hình Đảng Nhà nước ta đà thực số chủ trương , sách biện pháp nhằm bảo vệ phát triển rừng lợi ích cộng đồng Ngày 03 tháng 12 năm 2004, kỳ họp thứ 6, Quốc héi n­íc céng hoµ x· héi chđ nghÜa ViƯt nam khoá XI đà thông qua Luật bảo vệ phát triĨn rõng; Ngµy 17/9/2003 Thđ t­íng chÝnh phđ ban hµnh định số 192/2003/QĐ-TTg việc phê duyệt chiến lược hệ thống quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Việt nam đến năm 2010, với mục tiêu bảo tồn đa dạng sinh học bảo tồn nguồn gen loài động vật, thực vật quý trước nguy bị tuyệt chủng Một vấn đề đặt làm để quản lý khu bảo tồn thiên nhiên cách tốt Để có biện pháp kinh doanh, quản lý, bảo vệ tác động cho rừng phát triển theo hướng có lợi đòi hỏi trước hết phải có hiểu biết sâu sắc cấu trúc, chức năng, sức sản xuất, động thái độ ổn định sinh thái hệ sinh thái rừng tự nhiên Việc định lượng quy luật cấu trúc rừng để từ xây dựng cấu trúc ổn định, tiếp cận với cấu trúc tối ưu đề xuất biện pháp tác động thích hợp cho số kiểu rừng, điều kiện lập địa yêu cầu cấp thiết thực tiễn Khu bảo tồn thiên nhiên Pù thuộc tỉnh Nghệ an, thành lập theo Quyết định số194 QĐ/CT ngày 9/8/1986 Chủ tịch Hội đồng Bộ trưởng (nay Chính phủ) Tổng diện tích tự nhiên 40127.7ha; có nhiệm vụ: Bảo vệ nghiêm ngặt vùng lõi khu bảo tồn, phục hồi phát triển rừng, nghiên cứu khoa học bảo tồn đa dạng sinh học, tham gia phát triển kinh tế xà hội vùng đệm để giảm áp lực khai thác tài nguyên rừng vùng lõi Nghiên cứu đặc điểm tài nguyên thực vật rừng để có sở khoa học xây dựng chương trình quản lý, bảo vệ, phát triển bền vững tài nguyên rừng công việc cần thiết phải tiến hành Xuất phát từ thực tế đó, đề xuất thực đề tài Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên thuộc khu bảo tồn thiên nhiên Pù Huống, tỉnh Nghệ an Kết nghiên cứu sở đề xuất biện pháp nhằm quản lý, bảo vệ phát triển bền vững tài nguyên rừng Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Huống, tỉnh nghệ an Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Lịch sử nghiên cứu Trên giới Việt nam, từ năm đầu kỷ XX, nhà khoa học đà nghiên cứu quy luật cấu trúc làm sở đề xuất biện pháp tác động nhằm nâng cao chức rừng Những nghiên cứu từ định tính dần chuyển sang định lượng với ứng dụng toán học thống kê tin học đà mở hướng phát triển nghiên cứu lâm sinh học đại Tuy nhiên hệ sinh thái rừng mưa đối tượng đa dạng, phong phú phức tạp; đặc biệt rừng mưa ẩm nhiệt đới Việt nam 1.1.1 Trên giới 1.1.1.1 Cơ sở sinh thái học Cấu trúc rừng khái niệm dùng để quy luật xếp tổ hợp thành phần cấu tạo nên quần xà thực vật rừng theo không gian thời gian (Phùng Ngọc Lan, 1986) Trên quan điểm sinh thái, cấu trúc rừng hình thức bên phản ánh nội dung bên hệ sinh thái Nhiều nhà khoa học đà nghiên cứu vấn đề sinh thái cấu trúc rừng, tiêu biểu Baur G.N (1964) [1] Odum E.P (1971) [20] Các tác giả đà ®Ị cËp ®Õn c¸c vÊn ®Ị sinh th¸i nãi chung sinh thái cho kinh doanh rừng mưa nói riêng Qua làm sáng tỏ khái niệm hệ sinh thái rừng, sở để nghiên cứu nhân tố cấu trúc rừng quan điểm sinh thái học 1.1.1.2 Nghiên cứu cấu trúc rừng - Về hình th¸i cđa cÊu tróc rõng m­a Richards P.W (1952) [24] đà phân biệt tổ thành thực vật rừng mưa thành hai loại, rừng mưa có tổ thành loài phức tạp rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài đơn giản, trường hợp đặc biệt rừng mưa đơn ưu bao gồm vài loài Richards P.W (1952) [24], Catinot.R (1965) [2], Plaudy J [21] đà biểu diễn hình thái cấu trúc rừng phẫu diện đồ ngang đứng - Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng + Về cấu trúc tầng thứ Nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên có nhiều ý kiến khác nhau, có tác giả cho rằng, kiểu rừng có tầng gỗ mà Ngược lại, nhiều tác giả cho rừng rộng thường xanh có từ 3-5 tầng gỗ Tuy nhiên, hầu hết tác giả nghiên cứu tầng thứ rừng tự nhiên nhắc đến phân tầng dừng lại nhận xét đưa kết luận mang tính định tính + Về phân bố số theo cỡ đường kính Phân bố số theo cỡ đường kính quy luật kết cấu lâm phần nhiều tác giả quan tâm Meyer (1934) đà mô tả phân bố N-D1.3 phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục gọi hàm Meyer Tiếp đó, nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích để tìm phương trình đường cong phân bố Prodan M Patatscase (1964), Bill Kem K.A (1964) tiếp cận phân bố phương trình logarit thái; Balley (1973) [31] sử dụng hàm Weibull, Schiffel biểu thị đường cong cộng dồn phần trăm số đa thức bậc ba Diatchenko Z.N sử dụng phân bố Gamma biểu thị phân bố số theo đường kính lâm phần Thông ôn đới Đặc biệt để tăng tính mềm dẻo số tác giả dùng hàm khác, Loetsch (1973) dùng hàm Beta để nắn phân bố thực nghiệm Tuỳ theo đối tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu mà tác giả khác dùng hàm Hyperbol, Poison, Charlier, hàm mũ + Về phân bố số theo chiều cao Phần lớn tác giả nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng đà dựa vào phân bố số theo chiều cao Phương pháp kinh điển nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên vẽ phẫu diện đồ ®øng víi c¸c kÝch th­íc kh¸c C¸c phÉu ®å đà mang lại hình ảnh khái quát cấu trúc tầng tán, phân bố số theo chiều thẳng đứng, từ rút nhận xét đề xt øng dơng thùc tÕ 1.1.1.3 Quy lt t­¬ng quan chiều cao đường kính Đường cong biểu thị quan hệ H D thay đổi dạng dịch chuyển phía tuổi lâm phần tăng lên.Tiurin D.V (1972) đà phát hiện tượng ông xác lập đường cong chiều cao cho cấp tuổi khác Prodan (1965) Dittmar O cho r»ng ®é dèc ®­êng cong chiỊu cao cã chiều hướng giảm dần tuổi tăng lên Curtis R.O (1967) đà mô quan hệ chiều cao (H) với đường kính (D) tuổi (A) theo dạng phương tr×nh: Logh  d  b1 1  b2  b3 d A d A Petterson.H đề xuất phương trình tương quan: h  a b d Krauter.G (1958) vµ Tiourin.A.V (1932) nghiên cứu mối tương quan HD1.3 dựa sở cấp đất cấp tuổi Kết cho thấy, dÃy phân hoá thành cấp chiều cao, mối quan hệ không cần xét đến cấp đất hay cấp tuổi, không cần xét đến tác động hoàn cảnh tuổi, nhân tố đà phản ánh kích thước Tiếp theo, nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích to¸n häc nh­ Maslund.M (1929), Assmann E (1936), Prodan M (1944), Meyer H.A (1952)đà đề nghị sử dụng dạng phương trình để mô tả quan hệ H-D: h  a  b1 d  b2 d h  a  b1 d  b2 d  b3 d h  1.3  d2 a  b.d 2 h  a  b log d h  a  b1 d  b2 log d h  k d b h  1.3  a.e  b    d Kennel R (1971) [33] cho rằng, trước hết cần tìm phương trình thích hợp mô tả quan hệ H-D, sau xác lập mối quan hệ để xác định tham số Như vậy, để biểu thị tương quan H-D sử dụng nhiều dạng phương trình, dạng phương trình thích hợp cho số đối tượng rừng cụ thể Nhưng nhìn chung phương trình Parabol phương trình logarit sử dụng nhiều 1.1.1.4 Nghiên cứu tái sinh rừng Tái sinh rừng theo nghĩa rộng tái sinh hệ sinh thái; theo nghĩa hẹp trình phục hồi lại thành phần rừng, chủ yếu tầng gỗ Trên giới, tái sinh rừng đà nghiên cứu từ hàng trăm năm trước đây, rừng mưa nhiệt đới vấn đề tiến hành từ thập niên 30 kỉ XX Nhìn chung nhà nghiên cứu lâm học có quan điểm thống nhất: Hiệu tái sinh rừng xác định mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng con, đặc điểm phân bố độ dài thời kỳ tái sinh Theo Mangenot (1956), nhãm yÕu tè khÝ hËu thuỷ văn vùng nhiệt đới yếu tố nhiệt độ chØ cã ¶nh h­ëng khèng chÕ th¶m thùc vËt ë vùng cao, yếu tố ánh sáng ảnh hưởng đến đời sống lớp tán rừng tái sinh quần thể Một đặc điểm tái sinh phỉ biÕn dƠ thÊy ë rõng m­a nhiƯt ®íi tái sinh phân tán liên tục loài chịu bóng tái sinh vệt loài ưa sáng (Van Stennit, 1956) Nghiên cứu tái sinh tự nhiên vùng nhiệt đới châu Phi, A.Ôbrêvin (1938) nhận thấy, loài ưu rừng mưa vắng hẳn ông đà đến lý luận khảm tái sinh P.W Richard [24] tổng kết trình nghiên cứu tái sinh cho thấy, tái sinh có dạng phân bố cụm, số có dạng phân bố Poisson Đỏnh giỏ tỏi sinh tự nhiên rừng nhiệt đới M.Loeschau (1977) 17] đưa số đề nghị áp dụng phương pháp điều tra ngẫu nhiên, trừ trường hợp đặc biệt dựa vào nhận xét tổng quát mật độ tái sinh nơi có lượng tái sinh lớn Từ tính tốn sai số mặt tổ chức thực chọn hình vng có diện tích 25m2 dễ dàng xác lập gậy tre Các đo đếm xác lập theo nhóm, nhóm gồm bố trí liên kiểu phân bố hệ thống khơng đồng Tãm l¹i, kết nghiên cứu tái sinh tự nhiên thảm thực vật rừng giới đà cung cấp thông tin phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên số vùng Mặc dù vậy, thảm thực vật rừng nhiệt đới đa dạng phức tạp, đời sống gắn liền với điều kiện lập địa vùng Vì thế, cần tiếp tục nghiên cứu tái sinh tự nhiên hệ sinh thái rừng vùng địa lý khác làm sở cho việc phân tích đề xuất biện pháp xúc tiến tái sinh tự nhiên có hiệu 1.1.2 ë ViƯt Nam 1.1.2.1 Nghiªn cøu cÊu tróc rõng Trong năm gần đây, việc nghiên cứu cấu trúc rừng nước ta đà nhiều tác giả quan tâm, sở cho quản lý rừng đề xuất biện pháp lâm sinh hợp lý - Nghiên cứu cấu trúc xây dựng mô hình cấu trúc mẫu Nghiên cứu cấu trúc rừng, định lượng nhân tố cấu trúc xây dựng mô hình mẫu chuẩn phục vụ khai thác, nuôi dưỡng rừng mục tiêu quan trọng, nhằm tìm phương hướng phương pháp điều chế rừng (Nguyễn Văn Trương 1983) [29] NguyÔn Ngäc Lung (1985) [16] cho r»ng: Trong thùc tiễn sản xuất, sau phân chia rừng loại, loại số đặc điểm tổ thành, tầng thứ, phân bố số theo đường kính, chọn loại lô tốt nhất, có trữ lượng cao, sinh trưởng tốt, tổ thành hợp lý nhất, có đủ hệ gỗ cho sản lượng ổn định, ta coi mẫu chuẩn tự nhiên mà người cần hướng tới trình kinh doanh rừng Phùng Ngọc Lan (1986) [14] đà nêu: Mô hình cấu trúc mẫu mô hình có khả tận dụng tối đa tiềm điều kiện lập địa, có phối hợp hài hoà nhân tố cấu trúc để tạo quần thể rừng có sản lượng, tính ổn định chức phòng hộ cao nhất, nhằm đáp ứng mục tiêu kinh doanh định Vũ Đình Phương (1987) [22] cho rằng: cần phải tìm tự nhiên cấu trúc mẫu có suất cao, đáp ứng mục tiêu kinh tế khu vực Trong lĩnh vực tác giả xây dựng cấu trúc mẫu từ nghiên cứu sở, quy luật kết cấu, từ đề xuất giải pháp tác động vào rừng Các mẫu xây dựng sở mẫu tự nhiên đà chọn lọc coi ổn định, có suất cao thông qua số liệu quan sát - Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng Đồng Sỹ Hiền (1974) [7] dùng hàm Meyer họ đường cong Pearson để nắn phân bố thực nghiệm số theo đường kính cho rừng tự nhiên Việt Nam Phạm Ngọc Giao (1989), Vũ Nhâm (1998), Trần Văn Con (1991) [4], Lê Sáu (1996) [25] đà dùng hàm Weibull để mô phân bố N/D1.3 Nghiên cứu phân bố số theo chiều cao N/H tác giả Bảo Huy (1993) [11], Đào Công Khanh (1996) [12], Lê sáu (1996) [25], Trần Cẩm Tú (1996) [26] đến nhận xét chung là: Phân bố N/H có dạng đỉnh, nhiều đỉnh phụ hình cưa mô tả thích hợp hàm Weibull Thái Văn Trõng (1978) [28] nghiªn cøu kiĨu rõng kÝn th­êng xanh m­a Èm nhiƯt ®íi n­íc ta, ®· ®­a mô hình cấu trúc tầng: tầng vượt tán, tầng ưu sinh thái, tầng tán, tầng bụi tầng cỏ Nhìn chung vài thập kỷ gần đây, nghiên cứu cấu trúc định lượng đà nhiều nhà Lâm sinh học nước quan tâm mức độ khác nhau, có chung mục đích xây dựng sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp kinh doanh quản lý có hiệu - Tương quan chiều cao với đường kính Để mô tả quan hệ H-D rừng tự nhiên Đồng Sỹ Hiền (1974) [7] đà sử dụng phương trình Logarit hai chiều hàm mũ, Vũ Đình Phương (1975) dùng phương trình Parabol bậc theo ông không cần phân biệt cấp đất tuổi Vũ Nhâm (1988) [19], Phạm Ngọc Giao (1995) [6] dùng phương trình Logarit chiều cho lâm phần Thông đuôi ngựa Bảo Huy (1993) [11], Đào Công Khanh (1996) [12] đà sử dụng phương trình lôgarit hai chiều để mô tả mối quan hệ H-D cho rừng ưu Bằng lăng Đắc Lắc rừng tự nhiên hỗn loài Hà Tĩnh 1.1.2.2 Nghiên cứu tái sinh rừng Rừng tự nhiên nước ta thường bị tác động không theo quy tắc, quy luật tái sinh bị xáo trộn Do việc nghiên cứu tái sinh rừng tự nhiên nước ta coi vấn đề quan trọng phức tạp Năm 1962 - 1967 Viện điều tra quy hoach rừng đà điều tra tái sinh tự nhiên sở ÔTC diện tích 2000 m2, diện tích đo đếm tái sinh 100 - 125 m2 kết hợp điều tra theo tuyến Thái Văn Trừng (1987) [28] cho : ánh sáng nhân tố sinh thái khống chế điều khiển trình tái sinh tự nhiên rừng nguyên sinh rừng thứ sinh Vũ Tiến Hinh (1991) [8] nghiên cứu đặc điểm tái sinh rừng tự nhiên Hữu Lũng - Lạng Sơn vùng Ba Chẽ - Quảng Ninh đà nhận xét: Hệ số tổ thành tính theo phần trăm số tầng tái sinh tầng cao có quan hệ chặt chẽ với Đa phần loài có hệ số tổ thành tầng cao chiếm tỷ trọng lớn hệ số tổ thành tầng tái sinh lớn 10 Đinh Quang Diệp (1993) [5] nghiên cứu trình tái sinh tự nhiên tán rừng Khộp Easoup - Đăk Lăk đà kết luận: độ tàn che rừng, thảm mục, độ dày đặc thảm tươi, điều kiện lập địa, lửa rừng nhân tố có ảnh hưởng sâu sắc đến số lượng chất lượng tái sinh tán rừng Về quy luật phân bố mặt đất, tác giả nhận định, tăng diện tích lên lớp tái sinh có phân bố theo cụm Trn Xuõn Thiệp (1996) cho thấy: vùng Tây Bắc, dù vùng thấp hay vùng cao tái sinh tự nhiên tốt Diễn nhiều vùng xuất nhóm ưa sáng chịu hạn rụng Vùng trung tâm tác giả cho biết nghèo kiệt nhanh chóng rừng đưa đến số lượng chất lượng tái sinh tự nhiên thấp Vùng Đông Bắc khả tái sinh tự nhiờn tt 1.1.2.3 Nghiên cứu phân loại rừng Viện điều tra quy hoạch rừng đà dựa hệ thống phân loại rừng Loeschau, cải tiến cho phù hợp với đặc điểm rừng tự nhiên nước ta áp dụng hệ thống Thái Văn Trừng (1978) [28] quan điểm sinh thái đà chia rừng Việt Nam 14 kiểu thảm thực vật Đây công trình tổng quát, đáp ứng yêu cầu quy luật sinh thái Ông đề xuất dùng kiểu thảm thực vật làm đơn vị phân loại lấy hình thái, cấu trúc quần thể làm tiêu chuẩn phân loại Đào Công Khanh (1996) [12] đà vào tổ thành loài mục đích để phân loại rừng phục vụ cho việc xác định biện pháp lâm sinh 1.2 Thảo luận Tất công trình nghiên cứu rừng tự nhiên giới nước đa dạng phong phú, có giá trị lý luận thực tiễn mức độ khác nhằm phục vụ cho kinh doanh, lợi dụng rừng hiệu lâu bền Trên nêu số nghiên cứu phân chia trạng thái rừng, cấu trúc rừng, mối quan hệ tương quan có liên quan đến đề tài Xu hướng nghiên cứu ngày chuyển dần từ định tính sang định lượng, thiên lý thuyết sang øng dơng thùc tÕ Cịng chÝnh tõ viƯc ®Ị cao ứng dụng thực tiễn mà nghiên cứu ®· ®Ị cËp ®Õn nhiỊu khÝa c¹nh phong 63 Qua bảng ta thấy: Trạng thái IIA tái sinh phân bố cụm, trạng thái IIB IIIA1 phân bố cụm ngẫu nhiên, IIIA2 phân bố ngẫu nhiên cách Cần có biện pháp tác động để phân bố tái sinh tiệm cận với phân bố Hiện tượng tái sinh lỗ trống phổ biến rừng nhiệt đới, xảy nơi rừng mở tán Thông thường rừng núi đất, phân bố số tái sinh mặt đất tuân theo quy luật: Rừng non rừng nghèo có dạng phân bố cụm, rừng trung bình có dạng phân bố ngẫu nhiên cụm Rừng giàu trung bình có dạng phân bố Do vậy, kiểu phân bố trạng thái khu vực nghiên cứu hoàn toàn phù hợp với quy luật 4.4.6 Cây tái sinh triển vọng Cây tái sinh từ nảy mầm đến tham gia vào tầng tán rừng trải qua trình cạnh tranh với với bụi thảm tươi Những thắng cạnh tranh loài tái sinh khác bụi thảm tươi có khả vươn lên sau tham gia tạo nên tầng tán rừng Chiều cao bình quân bụi thảm tươi 1.0 m, tái sinh có triển vọng khu rừng có chiều cao lớn 1.0 m Kết tính toán tổng hợp bảng sau: Bảng 4.16 Tỷ lệ tái sinh có triển vọng trạng thái rừng TTR IIA IIB OTC NOTC N/ha Số lượng theo chiều cao h