Chƣơng 1 : TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.3. Thảo luận và xác định vấn đề nghiên cứu của đề tài
1.3.1. Phân loại rừng
Trên thế giới và ở Việt Nam hiện tồn tại nhiều hệ tống phân loại rừng khác nhau, mỗi hệ thống phân loại đều có những ƣu điểm và nhƣợc điểm riêng của nó. Để lựa chọn hệ thống phân loại phù hợp làm cơ sở cho đề tài luận án, chúng tơi phân tích và thảo luận sâu hơn về 3 hệ thống phân loại chính hiện đang đƣợc sử dụng thơng dụng ở Việt Nam:
Hệ thống phân loại theo trạng thái: dựa trên nền tảng của bảng phân loại do Loeschau đề xuất, Viện Điều tra quy hoạch rừng đã cải tiến thành bảng phân loại tạm thời về trạng thái rừng đƣợc thể chế hóa trong Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng tự nhiên (QPN 84). Đây là hệ thống phân loại đƣợc sử dụng một cách phổ biến nhất trong ngành lâm nghiệp. Hệ thống này phân chia rừng theo trạng thái phục vụ mục đích kinh doanh. Yếu tố chủ đạo trong phân loại là trữ lƣợng rừng. Nhƣ vậy hệ thống phân loại này không phù hợp khi nghiên cứu về đa dạng sinh học.
Hệ thống phân loại của Thái Văn Trừng (1978): Phân loại rừng theo các yếu tố phát sinh. Hệ thống này đƣợc nhiều nhà nghiên cứu trong nƣớc sử dụng trong nghiên cứu sinh thái rừng, lập bản đồ rừng. Tuy nhiên, hệ thống phân loại này thích hợp khi áp dụng cho thảm thực vật rừng nguyên sinh, trong khi hiện nay hầu hết các kiểu thảm thực vật rừng ở Khu BTTN Thần Sa - Phƣợng Hoàng lại đều ở dạng thứ sinh nhân tác, rừng nguyên sinh gần nhƣ khơng cịn.
Hệ thống phân loại của UNESSCO (1973): Phân loại thảm thực vật theo yếu tố cấu trúc ngoại mạo. Ngoài yếu tố ngoại mạo, hệ thống này còn dựa vào các yếu tố sinh thái, đƣợc coi nhƣ là các yếu tố phát sinh thảm thực vật nhƣ: độ cao, độ vĩ, nhiệt độ, thành phần thực vật mà Thái Văn Trừng đã sử dụng trong bảng phân loại rừng Việt Nam. Đây là hệ thống quốc tế đƣợc nhiều nhà nghiên cứu về sinh thái học, thực vật học ở Việt Nam sử dụng trong các nghiên cứu của mình. Qua tìm hiểu
chúng tơi thấy hệ thống này dễ áp dụng, đáp ứng đƣợc mục đích là đánh giá hiện trạng thảm thảm thực vật thứ sinh nhân tác, và hệ thống này có thể tiếp cận với các nghiên cứu trên thế giới, và có thể áp dụng trong phạm vi một vùng nhƣ VQG hay Khu BTTN. Với lý do này, chúng tôi sử dụng hệ thống phân loại này làm cơ sở cho nghiên cứu của chúng tôi trong luận án.
1.3.2. Nghiên cứu về đa dạng loài và khả năng tái sinh
Phần lớn các cơng trình nghiên cứu về ĐDSH nói chung và đa dạng lồi thực vật nói riêng ở Việt Nam đều tập trung vào việc phát hiện loài và thống kê danh mục loài xuất hiện trong khu vực nghiên cứu. Rất ít nghiên cứu đề cập đến nguồn gốc và cơ chế duy trì sự đa dạng lồi trong các hệ sinh thái rừng nhiệt đới. Thách thức lớn nhất của các nhà sinh thái học là việc giải thích tại sao có rất nhiều lồi cùng tồn tại trong một diện tích nhỏ của rừng nhiệt đới? Cơ chế nào tạo ra và duy trì sự đa dạng loài trong các hệ sinh thái rừng nhiệt đới? 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 (Hubber, S.R. (2004): (i) Giả thuyết kẻ thù (enmies hypothesis) do Jazen (1970) và Connell (1971) đề xƣớng và (ii) giả thuyết về ổ sinh thái tái sinh và sự phân hóa lỗ trống (Grubb, 1977; Ricklefs, 1977; Denlow, 1980; Hartshorn, 1980; Orians, 1994). Giả thuyết kẻ thù cho rằng đa dạng loài cây trong rừng nhiệt đới đƣợc duy trì thơng qua các tƣơng 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 thốt 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 hƣớng tách xa cây mẹ trƣởng thành của loài. 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 lồi đều trải qua ảnh hƣởng này thì một sự đa dạng cao các lồi sẽ đƣợc duy trì một cách cục bộ bởi vì các lồi riêng lẻ đƣợc bảo vệ khỏi sự chiếm ƣu thế cục bộ của một loài độc nhất và đƣợc thay thế bằng loài khác (Chave et al, 2002).
Giả thuyết về tái sinh theo ổ sinh thái và phân hóa lỗ trống tuyên bố rằng các cây đổ tạo ra các tiểu môi trƣờng không đồng nhất về điều kiện ánh sáng, chất dinh dƣỡng 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. Tồn tại một sự biến động lớn hơn về cƣờng độ ánh sáng ở trong các lỗ trống của rừng nhiệt đới so với
rừng ôn đới, bởi vì bức xạ ánh sáng ở các vĩ độ nhiệt đới cao hơn. Ricklefs (1977) cho rằng sự biến động lớn của điều kiện vi lập địa có thể cung cấp nhiều ổ sinh thái tái sinh đặc trƣng chun cho từng lồi hơn ở rừng ơn đới. Liên quan đến giả thuyết lỗ trống này là giả thuyết về sự xáo trộn trung bình (Connell, 1978) đƣợc xây dựng trên ý tƣởng cũ về chiến lƣợc lịch sử sống r-K (McArthur, 1972) và ý tƣởng của Hutchinson (1951) về các loài tạm cƣ hay tiên phong cùng tồn tại với các loài cạnh tranh mạnh hơn thông qua ƣu điểm trong việc phát tán tốt hơn. Giả thuyết này ngày nay đƣợc gọi là giả thuyết thỏa hiệp cạnh tranh thuộc địa (Tilman, 1994). Connell (1978) thảo luận rằng đa dạng lồi cây có thể đạt tối đa tại tỷ lệ trung bình của sự xáo trộn trong rừng. Ở tỷ lệ xáo trộn rất thấp sẽ có ít lỗ trống ánh sáng để các lồi tiên phong chiếm đóng và các lồi cạnh tranh chịu bóng cao sẽ chiếm ƣu thế. Ngƣợc lại, khi tỷ lệ xáo trộn lớn đa dạng loài thấp hơn trở lại bởi vì chỉ những lồi phát tán tốt nhảy vào chiếm cứ lỗ trống. Nhƣng ở tỷ lệ xáo trộn trung bình cả hai nhóm lồi chịu bóng và cơ hội đều có thể tồn tại do đó đa dạng lồi cao hơn.
Luận án này khơng có tham vọng chứng minh sự đúng sai của các giả thuyết nói trên. Tuy nhiên các giả thuyết này cho thấy rằng q trình tái sinh tự nhiên đóng vai trị hết sức quan trong trong việc duy trì sự đa dạng lồi trong các hệ sinh thái rừng nhiệt đới. Do đó, nội dung nghiên cứu tái sinh cây gỗ cũng rất quan trọng trong nghiên cứu đa dạng loài cây gỗ.
Trong tự nhiên mối quan hệ giữa các loài là vấn đề rất phức tạp, trong rừng tự nhiên hỗn loài, sự đa dạng làm phong phú thêm về cơ cấu mạng lƣới thức ăn. Một số tác giả sau khi nghiên cứu đã đi đến kết luận rằng, sự phong phú của lồi đã làm tăng tính ổn định về mặt sinh thái cho quần xã sinh vật sinh trƣởng, phát triển và lúc đó lƣợng sinh khối trên một đơn vị diện tích là tối đa.
1.3.3. Nghiên cứu định lượng đa dạng sinh học
Trƣớc đây, khi nghiên cứu sự phong phú về loài, các nhà khoa học chỉ mới dừng lại ở mức độ định tính, mơ tả. Các nghiên cứu gần đây đã sử dụng một số chỉ số nhằm đánh giá mức độ phong phú đa dạng của tổ thành thực vật: Chỉ số Simpson, Hàm số liên kết Shannon - Weaver (H’), đề tài còn sử dụng thêm một chỉ số của entropy Rẽnyi.
Hiện nay ĐDSH có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển bền vững. Vì vậy mục đích chính của nghiên cứu đa dạng sinh học là cung cấp các số liệu định lƣợng cơ bản để phục vụ cho công tác quản lý và bảo tồn. Khi nghiên cứu định lƣợng ĐDSH có rất nhiều chỉ tiêu để đánh giá. Nhiệm vụ lâu dài của một Khu bảo tồn là quản lý bảo vệ
rừng, bảo tồn ĐDSH nên cần có những nghiên cứu chi tiết về ĐDSH của tài nguyên động, thực vật bằng nhiều chỉ tiêu khác nhau để cung cấp dữ liệu làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp bảo tồn tài nguyên rừng một cách có hiệu quả.
1.3.4. Định hướng nghiên cứu
Để xây dựng các biện pháp quản lý tài nguyên rừng phù hợp và gắn kết đƣợc mục tiêu bảo tồn với phát triển kinh tế - xã hội bền vững, các kiến thức về đa dạng hệ thực vật, về cấu trúc, động thái và khả năng phát triển tự nhiên của các loài là hết sức quan trọng. Các nghiên cứu liên quan đến việc đánh giá sự đa dạng của hệ thực vật ở Khu BTTN Thần Sa đã thu đƣợc một số kết quả nhất định. Bƣớc đầu đã lập đƣợc danh mục các lồi thực vật, trong đó xác định khu BTTN là quan trọng nhất của các loài thực vật thuộc ngành hạt kín, tập trung tới 92% số lồi, trong đó có một số lồi phân bố hẹp, là những đối tƣợng quí hiếm đƣợc ghi nhận trong sách đỏ Việt Nam có nguy cơ tuyệt chủng; cần có những nghiên cứu sâu về đặc trƣng cấu trúc quần xã, tổ thành. Các tác giả cũng đã khuyến nghị cần có các nghiên cứu sâu hơn để khẳng định tình trạng của tất cả các lồi đã đƣợc ghi nhận tại Thần Sa - Phƣợng Hoàng và đồng thời đánh giá đƣợc khả năng tái sinh của các loài quan trọng. Đa dạng thực vật là một lĩnh vực nghiên cứu rất rộng, các điều tra, đánh giá đã có ở Khu BTTN Thần Sa - Phƣợng Hồng mới tập trung đánh giá đa dạng về taxon, tức là thống kê sự đa dạng về ngành thực vật, số chi, số họ và số loài; và việc thống kê này mới chỉ mang tính chất tổng quát, chƣa mang ý nghĩa bảo tồn cao. Và những nghiên cứu đề cập đến các chỉ số đa dạng loài và khả năng tái sinh của các lồi có ý nghĩa bảo tồn trong các quần xã thì lại ít đƣợc đề cập. Trong khuôn khổ của một luận án tiến sĩ với thời gian và nguồn lực có hạn, chúng tơi muốn góp một phần nhỏ để bổ sung vào kho tàng kiến thức về đa dạng hệ thực vật rừng ở Khu BTTN Thần Sa - Phƣợng Hoàng bằng một nghiên cứu trƣờng hợp cụ thể, đó là: Nghiên cứu tính đa dạng các lồi thực vật thân gỗ trên núi đá vôi ở Khu bảo tồn để đánh giá tính ĐDSH.
Chƣơng 2
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1. Điều kiện tự nhiên
2.1.1. Vị trí địa lý
Khu BTTN Thần Sa - Phƣợng Hoàng thuộc địa giới hành chính huyện Võ Nhai, cách thành phố Thái Nguyên khoảng 40km về phía Bắc, có tọa độ địa lý: 105051’05’’ đến 106008’38’’ kinh độ Đông
21045’12’’ đến 21056’30’’ vĩ độ Bắc.
Phía Bắc giáp huyện Na Rì, huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn. Phía Đơng giáp huyện Bắc Sơn, tỉnh Lạng Sơn.
Phía Tây giáp huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên.
Phía Nam giáp với huyện Võ Nhai và tỉnh Thái Nguyên.
Phạm vi quy hoạch Khu bảo tồn nằm trong địa giới hành chính của 6 xã và một thị trấn thuộc huyện Võ Nhai gồm: Thị trấn Đình Cả, xã Phú Thƣợng, xã Sảng Mộc, xã Thần Sa, xã Thƣợng Nung, xã Nghinh Tƣờng, xã Vũ Chấn. Với tổng diện tích đất quy hoạch khu rừng đặc dụng là 18.858,9 ha.
2.1.2. Địa hình
Nhìn chung, địa hình Khu BTTN Thần Sa - Phƣợng Hồng bị chia cắt khá mạnh, do lịch sử kiến tạo địa chất và tạo sơn hình thành. Chúng có đặc điểm chung là: núi đá có dốc lớn, bị chia cắt sâu. Có 3 kiểu địa hình chính nhƣ sau:
+ Nhóm kiểu địa hình đồi núi thấp: Nhóm này chiếm điện tích khá lớn, có độ cao dƣới 800 m, là nơi hoạt động sản xuất lâm nghiệp vùng đệm của Khu bảo tồn.
+ Kiểu địa hình núi đá vơi: Nhóm này chiếm hầu hết diện tích của Khu bảo tồn, chúng có kiểu kiến trúc dễ nhận biết, độ cao trung bình trên 800 m.
+ Nhóm kiểu địa hình trũng nằm xen kẽ giữa núi đá vơi và núi đồi đất: Nhóm này có địa hình thấp, bằng phằng, ở giữa những dãy núi thƣờng xuất hiện những con sông, suối và những cánh đồng lúa hoặc hoa màu của dân chúng thuộc vùng đệm Khu bảo tồn.
2.1.3. Khí hậu
Khí hậu nóng ẩm, mƣa mùa, lạnh về mùa đơng, mặt khác do ảnh hƣởng bởi hồn cảnh địa lý, địa hình của dãy núi Bắc Sơn (bắt nguồn từ Bắc Sơn đến Võ Nhai, Đồng Hỷ) tạo ra kiểu khí hậu đặc sắc, khắc nghiệt hơn so với các vùng khác trong tỉnh, nóng nhiều về mùa hè, lạnh hơn và thƣờng có sƣơng muối vào mùa đơng.
Một năm có hai mùa rõ rệt: Mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 9; mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Nhiệt độ khơng khí trung bình năm 22,30C; nhiệt độ khơng khí tối thấp trung bình năm 19,30C, nhiệt độ khơng khí tối cao trung bình năm 26,90
C. Lƣợng mƣa trung bình năm từ 1.400 mm đến 1.600 mm.
2.1.4. Thuỷ văn
Đặc điểm nổi bật của hệ thống thuỷ văn trong Khu bảo tồn thiên nhiên là: Mật độ dòng chảy bề mặt thấp do điều kiện địa hình núi đá vơi, nhiều hang động Các-xtơ và suối ngầm. Dịng chảy tƣơng đối hẹp, độ dốc dịng chảy tƣơng đối lớn. Có suối ngầm, có sự xuất hiện đột ngột dịng chảy trên bè mặt tạo nên cảnh quan đẹp trong Khu BTTN. Điều kiện khí hậu cùng với đặc điểm địa hình địa mạo tạo nên những vùng có tài nguyên động, thực vật rừng phong phú, đặc hữu và quý hiếm.
2.1.5. Địa chất, thổ nhưỡng
Khu bảo tồn gồm 2 loại đất chính:
- Nhóm đất màu nâu đỏ trên núi đá vôi và những nơi dốc tụ chân núi đá: Loại đất này thƣờng nằm kẹp giữa những dãy núi đá vôi, trên đất thƣờng xuyên xuất hiện nhiều đá lộ đầu, nhƣng đất có độ phì cao nên thƣờng bị đồng bào phát nƣơng làm rẫy. Đất có thành phần cơ giới nặng, hơi chua, tầng B phát triển mạnh và có mầu đỏ tƣơi rất dễ nhận biết. Xen kẽ loại đất đỏ có loại đất xám trên đá vơi với diện tích khơng lớn, nhƣng độ phì cao hơn, hàm lƣợng mùn và tầng mùn lớn hơn, kết cấu đất đa phần là hạt.
- Loại đất đỏ vàng hoặc vàng xám trên phiến thạch sét và đá biến chất: Đây là loại đất chiếm diện tích khá lớn, tầng đất từ mỏng đến trung bình và dày. Phân bố chủ yếu ở các vùng đồi núi đất có độ cao dƣới 300 - 600m, loại đất này có thành phần cơ giới biến động khá mạnh nằm trong giới hạn từ cát pha đến thịt nặng, trên các loại đá biến chất có thành phần cơ giới nhẹ hơn so với trên đá phiến thạch sét, đất thuộc loại chua, kết cấu kém hơn loại đất trên. Trong khu vực điều tra có độ cao trên 600-700m vùng núi đất cũng xuất hiện loại đất này, nhƣng loại đất này ở vùng cao, cịn rừng già nên có lƣợng mùn nhiều, tầng A1 phát triển hơn và mầu sẫm hơn, tầng B có hàm lƣợng mùn khá lớn, có nơi có cả tầng AB. Độ dày tầng đất thuộc loại trung bình, nhiều nơi có đá lẫn với hàm lƣợng khá lớn, đất thuộc loại chua.
2.1.6. Rừng và thực vật rừng
Theo quan điểm sinh thái phát sinh quần thể và hệ thống phân loại thảm thực vật Việt Nam của Thái Văn Trừng, thảm thực vật trong khu bảo tồn do có độ cao thấp nên hầu hết các kiểu rừng đều thuộc rừng mƣa nhiệt đới ẩm núi thấp. Khu
BTTN Thần Sa - Phƣợng Hoàng là nơi giao thoa của nhiều luồng thực vật khác nhau, kết hợp điều kiện khí hậu và địa hình của khu vực đã tạo nên tính đa dạng, phong phú về thành phần lồi thực vật ở đây. Theo số liệu thống kê thành phần thực