3. Phạm vi nghiên cứu
1.4. Những nghiên cứu ở Thái Nguyên về cấu trúc rừng và tái sinh rừng
Cuối năm 70, Sở Nông lâm Thái Nguyên đã nghiên cứu một số mô hình rừng trồng nhằm phủ xanh đất trống đồi núi trọc như mô hình Lim, Dẻ, Trám…ở xã Hoá Thượng, huyện Đồng Hỷ. Mô hình Bạch đàn hoặc Bạch đàn - Keo ở vùng
hồ Núi Cốc, huyện Đại Từ. Các mô hình này có hiệu quả kinh tế tốt đối với người dân, rừng đã được phục hồi.
Năm 1986 - 1987, Vụ Khoa học kỹ thuật - Bộ Lâm nghiệp tiến hành nghiên cứu một số mô hình nông lâm kết hợp, trong đó có mô hình cây màu xen cây công nghiệp (chè) hoặc cây màu trồng xen với cây ăn quả (Mít, Dứa…) ở xã Hoá Thượng, huyện Đồng Hỷ đã có kết quả tốt [62].
Lê Ngọc Công, Hoàng Chung (1994) [11] nghiên cứu thành phần loài, thành phần dạng sống của quần hệ sa van cây bụi trên vùng đồi trung du Thái Nguyên, đã đưa ra một số loại hình khoanh nuôi phục hồi và một số mô hình rừng trồng (Lim, Dẻ, Trám…).
Nguyễn Xuân Quát (1995) [37] nghiên cứu mô hình rừng tự nhiên, mô hình vườn chè tại các vùng đồi núi thấp, đất đai bị thoái hoá mạnh của các huyện Đồng Hỷ, Phú Lương, Định Hoá, Đại Từ và thành phố Thái Nguyên.
Đặng Kim Vui (2002) [61] khi nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy 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 Hòa thảo có số lượng lớn nhất (10 loài), sau đó đến họ Thầu dầu có 6 loài, họ Trinh nữ và họ Cà phê mỗi họ có 4 loài, 4 họ có 3 loài là họ Long não, họ Cam, họ Khúc khắc và họ Cỏ roi ngựa. Ngoài ra, cấu trúc trạng thái thảm thực vật cây bụi có số cá thể trong OTC 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.
Phạm Ngọc Thường (2003) [52] khi nghiên cứu thảm thực vật sau nương rẫy ở Thái Nguyên và Bắc Kạn đã cho kết quả phổ dạng sống của hệ thực vật là:
SB = 56,37Ph + 12,73Ch + 14,23He +8,80Cr + 7,87Th
Lê Ngọc Công (2004) [12] khi nghiên cứu quá trình phục hồi rừng bằng khoanh nuôi trên một số thảm thực vật ở Thái Nguyên cho rằng: giai đoạn đầu
của quá trình diễn thế phục hồi rừng (giai đoạn 1-6 năm), mật độ cây tăng lên sau đó giảm. Quá trình này bị chi phối bởi quy luật tái sinh tự nhiên, quá trình nhập cư và quá trình đào thải của các loài cây.
Ma Thị Ngọc Mai (2007) [30] khi nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật đã đưa ra kết luận: trong giai đoạn đầu của quá trình diễn thế, số lượng loài cây trong OTC và mật độ cây tái sinh giảm dần từ chân đồi lên sườn đồi tới đỉnh đồi.
Nguyễn Thị Thoa (2014) [46] khi nghiên cứu về tái sinh trong các trạng thái rừng trên núi đá vôi ở Khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa - Phượng Hoàng sử dụng thang của Raunkier để phân loại dạng sống của thực vật, đã lập được phổ dạng sống của thực vật thân gỗ ở đây là: Ph= 9,82Mg + 26,51Me + 24,06Mi + 25,7Na + 13,26Lp + 0,65Pp và cho rằng: số lượng loài cây tái sinh khá phong phú, biến động từ 42 - 74 loài, mật độ cây tái sinh biến động từ 3.187 cây/ha đến 7.133 cây/ha.
Vấn đề phục hồi, tái sinh rừng ở Thái Nguyên đã được các tác giả quan tâm và thể hiện qua nhiều công trình nghiên cứu, đã cho chúng ta hiểu biết các phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên ở một số nơi. Tuy nhiên vấn đề nghiên cứu tái sinh ở KVNC còn khá mới, do đó cần nghiên cứu để hiểu rõ hơn quy luật tái sinh để từ đó đề xuất và lựa chọn các giải pháp khoanh nuôi, xúc tiến tái sinh rừng rừng phục vụ cho mục tiêu phòng hộ, bảo vệ môi trường gắn với du lịch sinh thái.
Chương 2
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là toàn bộ các loài thực vật trong rừng thứ sinh khu vực rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc trên địa bàn xã Phúc Trìu, TP. Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.
- Nghiên cứu về sự đa dạng các taxon thực vật trong khu vực nghiên cứu
- Nghiên cứu về thành phần loài và thành phần dạng sống của thực vật trong khu vực nghiên cứu
- Nghiên cứu đặc điểm hình thái và cấu trúc rừng thứ sinh ở khu vực nghiên cứu
+ Cấu trúc thẳng đứng của quần xã + Cấu trúc tổ thành, mật độ cây tái sinh + Phân bố cây gỗ tái sinh theo cấp chiều cao + Phân bố cây gỗ theo mặt phẳng nằm ngang
+ Nguồn gốc (hạt, chồi) và chất lượng cây gỗ tái sinh (tốt, trung bình, xấu) - Đề xuất một số giải pháp lâm sinh nhằm thúc đẩy quá trình tái sinh tự nhiên rừng ở KVNC.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp điều tra theo tuyến và ô tiêu chuẩn (OTC)
Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp nghiên cứu của Hoàng Chung (2008) [7].
- Tuyến điều tra: Mục tiêu điều tra theo tuyến nhằm xác định sự phân bố của các đối tượng nghiên cứu, dự kiến điểm bố trí OTC. Căn cứ vào địa hình cụ thể của khu vực nghiên cứu lập các tuyến điều tra. Tuyến đầu có hướng vuông góc với đường đồng mức, các tuyến sau song song với tuyến đầu. Khoảng cách giữa các tuyến điều tra là 50-100m tùy vào loại hình cụ thể của từng quần xã. Dọc tuyến điều tra bố trí các ô tiêu chuẩn và các ô dạng bản (ODB) để thu thập số liệu.
- Ô tiêu chuẩn: Áp dụng OTC có diện tích 400m2 (20m x 20m) cho các trạng thái rừng, 25m2 (5m x 5m) đối với thảm cây bụi, 4m2 (2m x 2m) đối với thảm cỏ thấp. Trong OTC lập các ODB có diện tích 25m2 (5m x 5m) thu thập số liệu về thành phần của thực vật, xác định tên khoa học và dạng sống của các loài cây, đo chiều cao của cây. ODB được bố trí trên chỗ giao nhau của hai đường
chéo và ở 4 góc vuông của OTC. Tổng diện tích các ODB phải đạt ít nhất 1/2 OTC (Hình 2.1). Số OTC được lập là 5 ô. Trong OTC và ODB tiến hành đo chiều cao vút ngọn (Hvn) của các loài cây gỗ tái sinh, số lượng loài, mật độ cây gỗ tái sinh và xác định chất lượng cây gỗ tái sinh.
20m 20m
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí ô dạng bản (ODB)
- Đo chiều cao cây bằng thước đo chiều cao Blumeleiss, đo theo nguyên
tắc lượng giác (trị số trung bình của 3 lần đo). Những cây có chiều cao vút ngọn từ 4 m trở xuống được đo bằng sào chia vạch đến 0,1 m.
2.3.2. Phương pháp thu mẫu thực vật
- Đối với tuyến điều tra, tiến hành ghi chép các thông tin về các loài thực vật gặp trên tuyến như: Tên Việt Nam (hoặc tên Latinh), dạng sống (cây chồi trên mặt đất, chồi mặt đất, cây chồi nửa ẩn, cây chồi ẩn, cây một năm), đo chiều cao cây. Những loài cây chưa xác định được tên thì thu thập mẫu mang về phân loại sau.
- Đối với ô tiêu chuẩn tiến hành thu thập mẫu trong các ô dạng bản, cách thu mẫu cũng giống như ở tuyến điều tra.
2.3.3. Phương pháp phân tích mẫu
- Xác định tên loài thực vật: tên các loài thực vật được xác định theo các tài liệu sau: “Cây cỏ Việt Nam” của Phạm Hoàng Hộ (2003) [20], “Tên cây rừng Việt Nam” của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn (2000) [3], “Danh lục các loài thực vật Việt Nam” Nguyễn Tiến Bân và các cộng sự (2005) [4] để chỉnh
lý và lập danh lục các loài thực vật tại vùng nghiên cứu.
- Xác định thành phần dạng sống theo phương pháp của Raunkiaer (1934) (dẫn theo Hoàng Chung (2008) [7].)
Theo cách phân loại này, dạng sống gồm các kiểu chính:
1. Chồi trên mặt đất (Phannerophytes), chồi tạo thành ở những cây này phải nằm trên độ cao nào đó (từ 25cm trở lên), thuộc vào nhóm này có các cây gỗ, cây bụi.
2. Chồi sát mặt đất (Chamaephytes), chồi hình thành ở độ cao không lớn so với mặt đất (dưới 25cm). Thuộc nhóm này có cây bụi nhỏ, cây nửa bụi, những cây dạng gối, rêu sống trên mặt đất.
3. Cây chồi nửa ẩn (Hemicryptophytes) chồi được tạo thành nằm sát mặt đất, thuộc nhóm này gồm nhiều cây thân thảo sống lâu năm.
4. Cây chồi ẩn (Crytophytes), chồi được hình thành nằm dưới đất, thuộc nhóm thực vật địa sinh (cây thân hành, thân củ, thân rễ) hoặc cây mọc từ đấy ao hồ.
5. Cây một năm (Therophytes), trong mùa bất lợi nó tồn tại dưới dạng hạt, thuộc nhóm cây một năm.
- Với cây gỗ tái sinh
+ Xác định mật độ của các cây tái sinh như sau: N =n
S . 10000 (cây/ha) Trong đó:
N là mật độ cây tái sinh; n là số lượng cây tái sinh s là diện tích ô điều tra (m2) 10.000 tức là 10.000m2 (1ha)
+ Xác định tỷ lệ tổ thành và hệ số tổ thành của từng loài được tính theo công thức:
𝑛% = 𝑛𝑖
∑𝑚𝑖=1𝑛𝑖 . 100 Trong đó:
n% là hệ số tổ thành;
ni là số lượng cá thể loài i trong quần xã m là tổng số các loài trong quần xã
Nếu Ni ≥ 5% thì loài đó được tham gia vào công thức tổ thành. Nếu Ni < 5% thì loài đó không tham gia vào công thức tổ thành.
+ Nghiên cứu cây tái sinh theo cấp chiều cao (n/Hvn) theo các cấp sau:
Cấp Cự ly cấp chiều cao (m) I < 0,5 II 0,5 - 1,0 III 1,0 - 1,5 IV 1,5 - 2,0 V 2,0 - 2,5 VI 2,5 - 3.0 VII > 3,0
+ Phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang: Sử dụng phương pháp đo khoảng cách từ một điểm ngẫu nhiên đến 6 cây tái sinh gần nhất. Khi đó phân bố Poisson được sử dụng tiêu chuẩn U của Clark và Evan để đánh giá, khi dung lượng mẫu đủ lớn (n=36).
U = (𝑟√𝜆−0,50)√𝑛 0,26136
Trong đó:
r là giá trị bình quân khoảng cách gần nhất n lần quan sát λ là mật độ cây tái sinh tính trên một đơn vị diện tích (cây/m2) n là dung lượng mẫu quan sát
+ U >= 1,96 thì cây có phân bố đều + U <= 1,96 thì cây phân bố theo nhóm
+ Xác định nguồn gốc cây gỗ tái sinh: Nguồn gốc cây được xác định bằng cách xem cây con tái sinh được hình thành từ hạt hay chồi. Cây có nguồn gốc hạt là cây mới hình thành từ cây mầm được nảy ra từ hạt giống; còn cây chồi được nảy ra từ gốc (hoặc rễ) cây mẹ còn sống hoặc đã bị chặt.
+ Đánh giá chất lượng cây gỗ tái sinh theo 3 cấp: tốt, trung bình, xấu. (1) Cây tái sinh có chất lượng tốt: thân thẳng, không cong queo, không cụt ngọn, không sâu bệnh, sinh trưởng và phát triển tốt.
(2) Cây tái sinh có chất lượng xấu: thân cong queo, cụt ngọn, sâu bệnh, sinh trưởng và phát triển kém.
(3) Còn lại là những cây tái sinh có chất lượng trung bình. Tính tỷ lệ % cây tái sinh tốt, trung bình, xấu theo công thức:
𝑁% = 𝑛.100
N %
Trong đó:
n là số cây tốt (trung bình, xấu); N là tổng số cây.
2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu
Các số liệu được xử lý theo phương pháp thống kê sinh học. Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để xử lý và mô hình hóa số liệu.
Chương 3
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3.1. Điều kiện tự nhiên
3.1.1. Vị trí địa lý, ranh giới
Rừng phòng hộ và bảo vệ môi trường Hồ Núi Cốc có tọa độ địa lý: - 21o34’ đến 21o45’ vĩ độ Bắc
- 105o46’ đến 105o55’ kinh độ Đông. Ranh giới:
- Phía Đông giáp xã Phúc Trìu, Tân Cương - thành phố Thái Nguyên - Phía Nam giáp xã Phúc Thuận - huyện Phổ Yên
- Phía Tây giáp xã Bình Thuận, Văn Yên, Ký Phú, Cát Nê huyện Đại Từ - Phía Bắc giáp xã Hà Thượng, Hùng Sơn huyện Đại Từ.
Rừng phòng hộ và bảo vệ môi trường Hồ Núi Cốc cách trung tâm thành phố Thái Nguyên 20 km.Khu rừng phòng hộ bảo vệ môi trường Hồ Núi Cốc tỉnh Thái nguyên được xác lập theo Quyết định số 3467/QĐ-UBND ngày 28/12/2009 của UBND tỉnh Thái Nguyên. Diện tích tự nhiên là 11.283 ha, nằm trên địa bàn của 3 huyện, huyện Đại Từ có 3 xã (Tân Thái, Vạn Thọ, Lục Ba); huyện Phổ Yên có 1 xã (Phúc Tân); thành phố Thái Nguyên có 2 xã (Phúc Trìu, Phúc Xuân). Rừng phòng hộ và bảo vệ môi trường Hồ Núi Cốc có vai trò rất quan trọng: điều tiết nguồn nước, giữ cho hồ đạt công suất thiết kế, hạn chế bồi lắng lòng hồ, kéo dài tuổi thọ của công trình. Rừng được bảo vệ và phát triển tốt sẽ tạo ra những cảnh quan đẹp, hấp dẫn khách du lịch, góp phần không nhỏ cho phát triển kinh tế - xã hội ở địa phương.
3.1.2. Địa hình
Khu rừng phòng hộ và bảo vệ môi trường Hồ Núi Cốc có địa hình khá đơn giản, phía Tây là chân núi Tam Đảo được phân định từ độ cao 200 - 300 m trở xuống, phía Đông là đường phân thủy trên dãy núi phân cách xã Tân Thái - Cù
Vân. Giữa khu vực có hồ sông Công, chạy song song với hồ sông Công là dãy núi Thằn Lằn.
Trong khu vực chỉ có vài đỉnh núi cao không quá 400 m, còn lại chủ yếu là núi thấp và đồi bát úp có độ cao trung bình 150 - 200 m. Độ dốc từ 15 - 250. Địa hình có tính chuyển tiếp giữa vùng đồi gò bậc thềm phù sa cổ ở phía Đông Nam và vùng núi cao ở phía Tây Bắc. Có thể chia thành các kiểu địa hình sau:
- Kiểu địa hình núi thấp: Diện tích 1.929 ha, chiếm 17,1% diện tích tự nhiên. Độ cao tuyệt đối từ 300 - 400 m, độ dốc trung bình 200 - 250, kiểu địa hình núi thấp phù hợp với một số loại cây trồng nông, lâm nghiệp. Phân bố chủ yếu ở các xã Tân Thái, Phúc Xuân và Phúc Tân.
- Kiểu địa hình đồi bát úp: Diện tích 6.804 ha, chiếm 60,3% diện tích tự nhiên. Độ cao tuyệt đối từ 150 - 200 m, độ dốc trung bình 100 - 200, kiểu địa hình núi này thuận lợi với một sản xuất kinh doanh lâm nghiệp. Phân bố ở tất cả các xã trong khu vực.
- Kiểu địa hình thung lũng và máng trũng: Diện tích 2.550 ha, chiếm 22,6% diện tích tự nhiên. Tập trung ở ven các chân đồi, ven các con sông, suối ở hầu hết các xã trong khu vực. Kiểu địa hình này tương đối bằng phẳng.
3.1.3. Đất đai
Rừng phòng hộ và bảo vệ môi trường Hồ Núi Cốc có 3 loại đất chính: - Đất Feralit đỏ vàng phát triển trên đá mẹ phiến thạch sét: Diện tích 4.445 ha, chiếm 39,4% diện tích tự nhiên. Thành phần cơ giới trung bình thịt nhẹ, cấu tượng ổn định, độ dày tầng đất trung bình từ 50 - 100 cm; đất thịt, hàm lượng mùn trung bình.
- Đất Feralit phát triển trên phù sa cổ: Diện tích 4.513 ha, chiếm 40% diện tích tự nhiên, tầng đất dày > 100 cm, thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng, ở độ sâu > 80 cm là tầng sét chặt, không có kết cấu.
20,6 % diện tích tự nhiên. Tầng đất dày > 100 cm, thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng, không có kết cấu.
Nhìn chung, đất đai của khu vực tương đối tốt, phù hợp với nhiều loại cây trồng nông, lâm nghiệp, cây công nghiệp và cây đặc sản.
3.1,4. Khí hậu, thủy văn
3.1.4.1. Khí hậu
Khu vực rừng phòng hộ bảo vệ môi trường Hồ Núi Cốc có nền chung của khí hậu vùng núi miền Bắc Việt Nam, đặc trưng cơ bản của nền khí hậu này là: có mùa Đông lạnh hanh khô, ít mưa và mùa hạ nóng ẩm, mưa nhiều. Như vậy đây là khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa và chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Các đặc trưng chính của khí hậu trong vùng như sau: