Phùng Đình Trung (2007), khi so sánh tính đa dạng loài của khu vực phíaBắc và phía Nam đèo Hải Vân đã dựa trên cơ sở các chỉ số đa dạng: Chỉ số mức độ phong phú của Kjayaraman, chỉ số Shannon - Weiner, chỉ số Simpson, chỉ số đa dạng bằng lý thuyết thông tin, chỉ số hợp lý và tác giả đưa ra một số nhận định: Mức độ phong phú của loài cũng như mức độ đa dạng loài tầng cây gỗ và sự đồng đều về số lượng cá thể trong một loài ở các khu rừng phía Bắc cao hơn ở phía Nam đèo Hải Vân.
Võ Hiền Tuân (2017) [41] khi so sánh một số đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài tầng cây cao của trạng thái IIIA1, IIIA2 và IIIB tại khu vực miền Trung cũng sử dụng chỉ số đa dạng để so sánh đa dạng loài giữa các trạng thái rừng với nhau, kết quả cho thấy số loài biến động trong 6 ô đo đếm từ 62 đến 102 loài. Mức độ đa dạng loài cây tầng cây gỗ ở các trạng thái rừng khác nhau cũng có sự khác biệt, mức độ đa dạng của trạng thái IIIB là lớn nhất, tiếp theo là trạng thái IIIA2 và thấp nhất là trạng thái IIIA1.
Phạm Quý Vân (2018) [49], khi nghiên cứu về một số đặc điểm cấu trúc cho trạng thái rừng tự nhiên IIIA tại huyện An Lão, tỉnh Bình Định cũng sử dụng các chỉ số đa dạng và hồ sơ đa dạng để so sánh đa dạng loài cây gỗ của các trạng thái rừng IIIA, kết quả cho thấy trạng thái IIIA2đa dạng về loài cây nhất, trạng IIIA1 và IIIA3 lại không khác nhau nhiều về chỉ số đa dạng loài nhưng thành phần loài có sự khác nhau rõ rệt.
1.2.6. Tái sinh rừng
Đã có nhiều công trình nghiên cứu về tái sinh rừng ở nước ta nhưng tổng kết thành quy luật tái sinh cho từng loại rừng thì còn rất ít.
Trong thời gian từ năm 1962 đến năm 1969, Viện Điều tra, Quy hoạch rừng đã điều tra tình hình tái sinh tự nhiên theo các “loại hình thực vật ưu thế”
rừng thứ sinh ở Yên Bái (1965), Hà Tĩnh (1966), Quảng Bình (1969) và Lạng Sơn (1969). Đáng chú ý là kết quả điều tra tái sinh tự nhiên ở vùng sông Hiếu (1962 - 1964) bằng phương pháp đo đếm điển hình. Từ kết quả điều tra tái sinh, dựa vào mật độ cây tái sinh, Vũ Đình Huề (1969) [20] đã phân chia khả năng tái sinh rừng thành 5 cấp, rất tốt, tốt, trung bình, xấu và rất xấu với mật độ tái sinh tương ứng là trên 12.000 cây/ha, 8.000 - 12.000 cây/ha, 4.000 - 8.000 cây/ha; 2.000 - 4.000 cây/ha và dưới 2.000 cây/ha. Nhìn chung nghiên cứu này mới chỉ chú trọng đến số lượng mà chưa đề cập đến chất lượng cây tái sinh. Cũng từ kết quả điều tra trên, Vũ Đình Huề (1969) [20] đã tổng kết và rút ra nhận xét, tái sinh tự nhiên rừng miền Bắc Việt Nam mang những đặc điểm tái sinh của rừng nhiệt đới.
Khi nghiên cứu về thảm thực vật rừng Việt Nam, Thái Văn Trừng (1978) [36] đã nhấn mạnh tới ý nghĩa của điều kiện ngoại cảnh đến các giai đoạn phát triển của cây tái sinh. Theo tác giả, ánh sáng là nhân tố sinh thái khống chế và điều khiển quá trình tái sinh tự nhiên ở cả rừng nguyên sinh lẫn rừng thứ sinh.
Nguyễn Văn Trương (1983) [38] đã đề cập mối quan hệ giữa cấu trúc QXTV rừng với tái sinh tự nhiên trong rừng hỗn loài. Điều này sẽ được đề tài vận dụng trong nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên, đặc biệt là độ tàn che của tán rừng.
Hiện tượng tái sinh lỗ trống ở rừng thứ sinh Hương Sơn, Hà Tĩnh đã được Phạm Đình Tam (1987) đưa ra: số lượng cây tái sinh xuất hiện khá nhiều dưới các lỗ trống khác nhau. Lỗ trống càng lớn, cây tái sinh càng nhiều và hơn hẳn những nơi kín tán.
Trần Cẩm Tú (1998) [39] tiến hành nghiên cứu tái sinh tự nhiên sau khai thác chọn ở Hương Sơn, Hà Tĩnh và đã rút ra kết luận: áp dụng phương thức xúc tiến tái sinh tự nhiên có thể đảm bảo khôi phục vốn rừng, đáp ứng mục tiêu sử dụng tài nguyên rừng bền vững.
Nguyễn Mạnh Tuyên (2009) [44] khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao của rừng đặc dụng tại Hương Sơn - Mỹ Đức - Hà Nội cho thấy tổ thành
cây tái sinh ở các trạng thái như sau: Trạng thái IIB mật độ cây tái sinh dao động 4.400 - 6.320 cây/ha, số loài tham gia vào công thức tổ thành là 35 loài trong đó có 21 loài có hệ số tổ thành lớn hơn 0,5. Trạng thái IIIA1: Mật độ cây tái sinh dao động từ 5.440 – 5.920 cây/ha số loài tham gia vào công thức tổ thành là 37 loài trong đó 21 loài có hệ số tô thành lớn hơn 0,5. Số cây tái sinh tập trung chủ yếu ở cấp chiều cao từ 0,5 - 1,5m sau đó giảm dần khi cỡ chiều cao tăng lên. Tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng từ 20 - 37,8% chiếm tỷ lệ tương đối thấp.
Nguyễn Văn Hồng (2010) [19] khi nghiên cứu tái sinh rừng tự nhiên tại BQL rừng đặc dụng Hương Sơn, Hà Tĩnh cho thấy tái sinh chủ yếu là cây ưa sáng trong giai đoạn đầu, hầu hết các loài cây sinh trưởng trung bình, mật độ tái sinh ở trạng thái IIB là 5.680 cây/ha, IIIA1 5.360 cây/ha, phần lớn có nguồn gốc từ hạt 78,1%, phẩm chất tái sinh trung bình. Cây tái sinh thưa thớt trên sườn và đỉnh núi đặc biệt là cây tái sinh có triển vọng do lớp thực vật quá dày ảnh hưởng đến số lượng cũng như chất lượng cây tái sinh. Cây tái sinh chủ yếu tập trung ở cỡ chiều cao 0,5 - 1,5 m sau đó giảm dần khi cỡ chiều cao tăng lên.
Lê Hồng Việt (2012) [48] khi nghiên cứu về tái sinh của ba trạng thái rừng, rừng trung bình, rừng nghèo ở khu vực Mã Đà, tỉnh Đồng Nai cho thấy tái sinh dưới tán rừng ở đây diễn ra rất tốt, mật độ cây tái sinh trung bình dao động từ 24.000 cây/ha (trạng thái rừng giàu) đến 28.500 cây/ha (trạng thái rừng nghèo).
Phùng Văn Khang (2014) [23] 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 mật độ cây tái sinh dưới tán ba trạng thái rừng IIB, IIIA3 và IIIA3 tương ứng là 11.700, 11.100 và 9.400 cây/ha; đa phần cây tái sinh có nguồn gốc từ hạt và sinh trưởng tốt.
Võ Hiền Tuân (2017) [41] khi nghiên cứu về tái sinh của trạng thái IIIA1, IIIA2 và IIIB tại khu vực miền Trung Việt Nam cho thấy trạng thái IIIA1
có 10 -16 loài, trong đó có 5 - 7 loài tham gia vào công thức tổ thành. Các con số này tương ứng ở hai trạng thái IIIA2 và IIIB là 36 - 41 loài, 5 - 7 loài; 38 - 44 loài, 6 loài. Mật độ cây tái sinh của ba trạng thái rừng này là 1.200 cây/ha - 1.508 cây/ha, 7.446 cây/ha - 8.246 cây/ha và 7.569 cây/ha - 8.246 cây/ha. Phần lớn các cây tái sinh có phẩm chất tốt (chiếm từ 70,9% đến 92,3%), trung bình chiếm từ 2,6% đến 22,8% và tỷ lệ cây có phẩm chất xấu thấp (chiếm từ 0% đến 6,3%).
Phạm Quý Vân (2018) [49], khi nghiên cứu về tái sinh cho trạng thái rừng tự nhiên IIIA tại huyện An Lão, tỉnh Bình Định cho thấy ở 3 trạng thái rừng không có sự sai biệt nhiều về số lượng cây tham gia vào tổ thành, dao động 5 - 6 loài. Số lượng loài cây tái sinh ở trạng thái IIIA2 là lớn nhất với 33 loài, trạng thái IIIA1 và trạng thái IIIA3 có 29 loài. Về mật độ cây tái sinh thì trạng thái IIIA3 có số lượng cây tái sinh cao nhất với 9.216 cây/ha; trạng thái IIIA1 có số lượng cây tái sinh cao thứ 2 là 8.800 cây/ha; trạng thái IIIA2 có số lượng cây tái sinh thấp nhất 4.904 cây/ha. Ở cả ba trạng thái thì tái sinh tự nhiên có nguồn gốc từ hạt chiếm 79,76%, có nguồn gốc từ chồi chiếm 25,38%. Trong đó tỷ lệ chất lượng cây tốt đạt 54,55%, trung bình 32,36%, xấu 13,09%.
1.3. Thảo luận chung
Điểm lại các nghiên cứu về cấu trúc và đa dạng loài cây của rừng tự nhiên trên thế giới và Việt Nam cho thấy, các nghiên cứu về cấu trúc và đa dạng loài cây của rừng tự nhiên hiện nay tuy đã được nghiên cứu nhiều nhưng vẫn còn một số tồn tại:
- Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cây của rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới núi đất còn ít. Đây chính là vấn đề cần nghiên cứu bổ sung.
- Nghiên cứu quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính, chiều cao trong các nghiên cứu vẫn dùng các phân bố phổ biến như Weibull hai tham
số, khoảng cách, Meyer, những hàm này trong nhiều trường hợp chưa mô phỏng tốt cho các phân bố thực nghiệm, nên cần có các nghiên cứu thử nghiệm các hàm khác mềm dẻo hơn như phân bố Weibull ba tham số, Gamma, Beta, ….
Trên đây là những vấn đề tồn tại cần tiếp tục nghiên cứu nhằm góp phần bổ sung cơ sở khoa học về cấu trúc và đa dạng loài cây của quần xã thực vật rừng tự nhiên, đồng thời đây cũng là những vấn đề sẽ được nghiên cứu trong luận văn này.
Chƣơng 2
ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU, MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới núi đất phân bố tại Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén, huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng.
2.2. Phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Phạm vi về nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc chính của lâm phần bao gồm cấu trúc tổ thành tầng cây cao, một số quy luật phân bố và tương quan của lâm phần.
- Nghiên cứu tính đa dạng loài c â y gỗ của rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới núi đất.
- Tái sinh rừng chỉ đề cập tới các chỉ tiêu tổ thành, mật độ, chất lượng cây tái sinh, phân bố tái sinh theo chiều cao, phân bố cây tái sinh trên mặt đất và mức độ tương đồng giữa tầng cây cao và tầng cây tái sinh.
2.2.2. Phạm vi về không gian
Đề tài nghiên cứu trên 3 ô định vị, 09 ô đo đếm và 225 phân ô thuộc trạng thái rừng kín lá rộng thường xanh phân bố tự nhiên trên núi đất tại Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén gồm: 01 ô định vị tại xã Quang Thành; 01 ô định tại xã Thành Công và 01 ô định vị tại xã Phan Thanh, huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng.
2.2.3. Phạm vi về thời gian
Đề tài thực hiện trong năm 2018 và 2019
2.3. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định được một số đặc điểm cấu trúc, đa dạng loài và tái sinh của rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới núi đất tại Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén, huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng;
- Đề xuất được một số giải pháp góp phần thúc đẩy quá trình phục hồi các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu.
2.4. Nội dung nghiên cứu
2.4.1. Một số chỉ tiêu về nhân tố điều tra lâm phần 2.4.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao 2.4.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao 2.4.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao
- Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo phần trăm số cây - Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo chỉ số độ quan trọng
- Đánh giá mức độ đồng nhất giữa tổ thành theo phần trăm số cây và theo chỉ số độ quan trọng
2.4.3. Nghiên cứu một số quy luật kết cấu lâm phần
- Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3) - Quy luật phân bố số cây theo chiều cao vút ngọn (N/Hvn)
2.4.4. Nghiên cứu đa dạng loài tầng cây cao
- Mức độ đa dạng loài ở tầng cây cao thông qua các chỉ số đa dạng là số loài, chỉ số Shannon - Wiener, Simpson
2.4.5. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
- Thành phần loài cây tái sinh - Mật độ và tổ thành cây tái sinh
- Phân bố số cây tái sinh theo chiều cao - Chất lượng cây tái sinh
- Phân bố cây tái sinh trên mặt đất
- Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên
2.4.6. Đề xuất một số giải pháp góp phần thúc đẩy quá trình phục hồi của các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.5.1. Phương pháp kế thừa số liệu
- Luận văn kế thừa số liệu về điều kiện tự nhiên: Địa hình, khí hậu, thuỷ văn, đất đai, tài nguyên rừng; điều kiện kinh tế; điều kiện xã hội: Dân số,
lao động, thành phần dân tộc tại khu vực nghiên cứu;
- Kế thừa có chọn lọc các tài liệu, công trình nghiên cứu có liên quan của các nhà khoa học trong và ngoài nước đã nghiên cứu tại khu vực nghiên cứu để hệ thống hoá các thông tin đã có liên quan đến nội dung nghiên cứu;
- Kế thừa các báo cáo về thực trạng tài nguyên rừng, thực trạng công tác quản lý, bảo vệ và phát triển rừng tại khu vực nghiên cứu;
- Kế thừa số liệu “Dự án điều tra, đánh giá và giám sát tài nguyên rừng quốc gia” của Viện Điều tra, Quy hoạch rừng tại Vườn quốc gia Phia Oắc - Phia Đén từ năm 2015 đến năm 2019.
2.5.2. Phương pháp ngoại nghiệp
Số liệu phục vụ đề tài đã được kế thừa từ số liệu điều tra trên 03 ô định vị từ kết quả nghiên cứu sinh thái rừng Quốc gia, cụ thể như sau:
+ Xã Quang Thành: Ô định vị số 12, có tọa độ X: 592.381; Y: 2.501.434 (Tiểu khu 333, thôn Lũng Mười);
+ Xã Phan Thanh: Ô định vị số 11, có tọa độ X: 568.381; Y: 2.549.434 (Tiểu khu 5, thôn Nà Nhùng);
+ Xã Thành Công: Ô định vị số 13, có tọa độ X: 592.381; Y: 2.493.434 (Tiểu khu 155, thôn Khau Cảng);
Phương pháp lập ô đo đếm thu thập số liệu để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và đa dạng tầng cây cao ở rừng tự nhiên được tiến hành như trình bày cụ thể ở các phần dưới đây.
a) Lập ô đo đếm điều tra tầng cây cao
Đề tài đã sử dụng phương pháp kế thừa số liệu đã được điều tra tại các ô định vị nghiên cứu sinh thái rừng Quốc gia; trong một ô định vị lựa chọn 03 ô đo đếm đại diện cho từng trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng.
+ Mỗi ô đo đếm (ODD) diện tích là 01 ha, kích thước 100 m x100 m trên địa bàn 03 xã (Quang Thành, Phan Thanh, Thành Công). Trong mỗi
ODD thiết kế 25 phân ô liên tục với số hiệu từ 1 đến 25 (được đánh số theo nguyên tắc từ trái sang phải, từ trên xuống dưới), mỗi phân ô có diện tích 400 m2 (20 m x 20 m). Các góc phân ô được cắm các cọc tiêu để nhận biết được ranh giới trong quá trình điều tra thu thập số liệu. Ranh giới các phân ô được phát hoặc dùng dây nilon để xác định.
Hình 2.1. Sơ đồ lập phân ô trong ODD
+ Như vậy số liệu đề tài đã sử dụng bao gồm: 03 ô định vị nghiên cứu sinh thái, 09 ODD và 225 phân ô.
- Dụng cụ và thiết bị sử dụng: Bao gồm GPS, máy ảnh, thước dây, thước kẹp kính, máy đo chiều cao cây…
- Các số liệu điều tra tầng cây cao thu thập trong ô đo đếm:
+ Đối tượng điều tra là các cây gỗ thuộc tầng cây cao (cây có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên).
+ Trong mỗi ô đo đếm, đánh dấu và đếm toàn bộ số cây trong ô.
+ Xác định thành phần loài, tên loài (những cây chưa xác định được tên cây, đánh là SP).
+ Đo chu vi vị trí 1,3 m hoặc đường kính D1.3 của tất cả các cây có đường kính lớn hơn hoặc bằng 6cm: Dùng thước dây hoặc thước kẹp kính độ