Nghiên cứu quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật ở trạm đa dạng sinh học Mê Linh (Vĩnh Phúc) và vùng phụ cận

Nghiên cứu quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật ở trạm đa dạng sinh học Mê Linh (Vĩnh Phúc) và vùng phụ cận

Bộ giáo dục và đào tạo viện khoa học và công nghệ việt nam

Viện Sinh thái vμ Tμi nguyên sinh vật

Ma Thị Ngọc Mai

Nghiên cứu quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật ở trạm đa dạng sinh học

mê linh (vĩnh phúc) vμ vùng phụ cận

Chuyên ngμnh: Sinh thái học Mã số: 62 42 60 01

Tóm tắt luận án tiến sĩ sinh học

Hμ nội - 2007

Các công trình đ∙ công bố liên quan đến luận án

1 Ma Thị Ngọc Mai (2003), “Nghiên cứu hiện trạng và năng lực

phát triển của thảm thực vật tại trạm đa dạng sinh học Ngọc Thanh,

Mê Linh - Vĩnh Phúc”, tạp chí KH&CN - ĐHTN, (Số 2 ), tr 43-49

2 Ma Thị Ngọc Mai, Lê Đồng Tấn, (2004), “Nghiên cứu trạng

thái thảm thực vật tại trạm đa dạng sinh học Mê Linh - Vĩnh Phúc và

vùng phụ cận”, Báo cáo khoa học Hội nghị toàn quốc về Những vấn

đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống, Nxb KH&KT, Hà nội,

tr 818-821

3 Ma Thị Ngọc Mai, Tống Kim Thuần (2005), “Nghiên cứu hiện

trạng vi sinh vật trong một số kiểu thảm thực vật ở Mê Linh, Vĩnh

Phúc”, Báo cáo khoa học Hội thảo Quốc gia về Sinh thái và Tài

nguyên sinh vật, lần thứ nhất, Viện Sinh Thái & Tài nguyên sinh vật,

Hà Nội, tr 75-76

4 Lê Đồng Tấn, Đỗ Hoàng Chung, Ma Thị Ngọc Mai (2005),

“Một số kết quả nghiên cứu về tái sinh tự nhiên dưới tán rừng thứ sinh

tại vườn quốc gia Tam Đảo”, Báo cáo khoa học Hội nghị toàn quốc

về Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống, Nxb

KH&KT, Hà nội, tr 1063-1066

5 Lê Đồng Tấn, Ma Thị Ngọc Mai (2006), “Các yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình diễn thế phục hồi rừng tự nhiên tại trạm đa dạng

sinh học Mê Linh – Vĩnh Phúc”, Tạp chí Nông nghiệp & phát triển

nông thôn số 21, tr 80-84

6 Lê Đồng Tấn, Ma Thị Ngọc Mai (2006), “ Kết quả nghiên cứu

hiện trạng thảm thực vật Tỉnh Bắc Cạn”, Tạp chí Nông nghiệp & phát

triển nông thôn, số 19, tr 70-73

Công trình được hoμn thμnh tại

Viện sinh thái vμ tμi nguyên sinh vật thuộc viện khoa học vμ công nghệ việt nam

Người hướng dẫn khoa học:

Hướng dẫn chính : GS TSKH Trần Đình Lý

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật Hướng dẫn phụ : TS Lê Đồng Tấn

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật

Phản biện 1: GS.TSKH Dương Đức Tiến Phản biện 2: GS.TS Nguyễn Xuân Quát Phản biện 3: PGS.TS Trần Văn Ba

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhμ nước họp tạ i: Viện Sinh Thái vμ Tμi nguyên sinh vật

thuộc Viện Khoa học vμ Công nghệ Việt Nam

Vào hồi: 9 giờ 00 ngày 03 tháng 11 năm 2007

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc gia

- Thư viện Viện Sinh thái & TN SV thuộc Viện KH & CN Việt Nam

- Thư viện ĐHTN và Thư viện Trường ĐHSP Thái Nguyên

mở đầu

1 Lý do chọn đề tμi

- Rừng có chức năng sinh thái rất quan trọng đối với môi trường &

sự sống trên trái dất

- Năm 1943, Việt Nam có diện tích rừng gần 15 triệu ha, độ che

phủ 43% diện tích đất tự nhiên, đến năm 1993 chỉ còn lại 9,5 triệu ha,

che phủ 28% diện tích đất tự nhiên Đến cuối năm 2002, diện tích

rừng tăng che phủ được 35,5% diện tích đất tự nhiên Diện tích rừng

tự nhiên tăng lên chủ yếu do sự phát triển của rừng tái sinh và rừng tre

nứa Vì vậy, tuy diện tích rừng tăng nhưng chất lượng rừng lại giảm sút

- Tái sinh phục hồi rừng trên cơ sở của diễn thế tự nhiên được coi

là một giải pháp tích cực trong chiến lược phát triển vốn rừng và bảo

vệ tính đa dạng sinh học Trong đó, tái sinh và diễn thế tự nhiên của

thảm thực vật trên những diện tích rừng tự nhiên đã bị khai thác cạn

kiệt hoặc ở loại thảm cây bụi có nguồn gieo giống, có vai trò quan

trọng trong quá trình phục hồi rừng

Tái sinh và quy luật diễn thế tự nhiên của thảm thực vật ở mỗi vùng địa

lý - khí hậu có sự khác nhau Trạm đa dạng sinh học tại xã Mê Linh - Vĩnh

Phúc có điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu tương đối khô hạn Vì vậy, nghiên

cứu quy luật tái sinh và diễn thế tự nhiên của thảm thực vật ở vùng này là

một việc làm cần thiết để có thể xác định quy trình khoanh, nuôi bảo vệ

những khu rừng có điều kiện tương tự

Xuất phát từ những lý do trên, tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu

quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật ở trạm Đa dạng sinh

học Mê Linh (Vĩnh Phúc) và vùng phụ cận”

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tμi

Nghiên cứu quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật sau khai

thác cạn kiệt ở Trạm đa dạng sinh học Mê Linh (Vĩnh Phúc) và vùng

phụ cận

Xác định quy luật tác động qua lại giữa các nhân tố sinh thái đến

khả năng tái sinh và các giai đoạn diễn thế của thảm thực vật ở khu

vực này

3 Nội dung nghiên cứu

• Phân loại thảm thực vật: dựa trên khung phân loại của UNESCO 1973

• Những thay đổi về cấu trúc thảm thực vật trong quá trình diễn

thế: sự thay đổi số lượng loài cây, mật độ cây và quá trình tỉa thưa,

phổ dạng sống và tính đa dạng loài, thay đổi qui luật phân bố cây theo

chiều cao, thay đổi qui luật phân bố cây theo đường kính, thay đổi qui luật phân bố cây trên mặt đất

• Sinh trưởng của một số loài cây và rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên

Sinh trưởng về chiều cao, Sinh trưởng đường kính, Sinh trưởng của rừng thứ sinh

• Đặc tính của đất qua các giai đoạn diễn thế của thảm thực vật

Hình thái phẫu diện đất, thành phần cơ giới đất, dung trọng và độ xốp, hàm lượng mùn và các chất dinh dưỡng của đất rừng

• Vi sinh vật đất ở các giai đoạn diễn thế của thảm thực vật: Số

lượng và các nhóm vi sinh vật, Thành phần một số nhóm vi sinh vật

có ích trong đất

4 Phạm vi nghiên cứu

Trạng thái thảm thực vật đại diện cho các giai đoạn của quá trình diễn thế đi lên

• Địa điểm nghiên cứu

Tại Trạm đa dạng sinh học Mê Linh - Vĩnh Phúc và vùng phụ cận

• Giới hạn của đề tài

- Phân loại các trạng thái thảm thực vật tái sinh theo quan điểm hình thái ngoại mạo

- Nghiên cứu đặc điểm các giai đoạn quá trình diễn thế tự nhiên đi lên (Progressive succession) của thảm thực vật đến rừng phục hồi tương

đối ổn định

- Nghiên cứu khả năng phục hồi đất rừng từ khi rừng bị khai thác cạn kiệt đến thời điểm rừng thứ sinh được phục hồi tại khu vực nghiên cứu

5 Đóng góp mới của luận án Nghiên cứu về diễn thế đi lên của thảm thực vật hình thành sau khai thác cạn kiệt ở trạm đa dạng sinh học Mê Linh (Vĩnh Phúc) và vùng phụ cận, đây là điểm khác biệt so với các đề tài trước đã nghiên cứu về tái sinh rừng sau nương rẫy

- Lần đầu tiên thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu được phân loại dựa trên khung phân loại thảm thực vật của UNESCO (1973)

- Nghiên cứu và đưa ra số liệu về phổ dạng sống của các trạng thái thảm thực vật bị suy thoái do khai thác kiệt đang trong quá trình diễn thế đi lên

- Xác định được sự thay đổi thành phần lý - hoá và vi sinh vật của

đất qua các giai đoạn diễn thế phục hồi rừng ở Mê Linh - Vĩnh Phúc

- Cung cấp những hiểu biết cụ thể về ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái đến quá trình diễn thế và các xu hướng diễn thế của thảm thực vật trong điều kiện rừng nguyên sinh bị khai thác cạn kiệt

7 Cấu trúc của luận án

Luận án gồm: 165 trang Ngoài phần mở đầu 5 trang; kết luận và

kiến nghị 2 trang, nội dung chính của luận án được trình bày trong 4

chương: Chương 1 Tổng quan tài liệu 16 trang; Chương 2 Điều kiện tự

nhiên, kinh tế và xã hội khu vực nghiên cứu 9 trang; Chương 3 Đối tượng,

nội dung và phương pháp nghiên cứu 9 trang; Chương 4 Kết quả nghiên cứu

và thảo luận 83 trang Có 23 bảng, 8 hình, 4 phụ lục về phẫu diện các trạng

thái thảm thực vật của các giai đoạn diễn thế và 14 ảnh

Chương 1 Tổng quan tμi liệu

Luận án đã tham khảo và tổng kết 93 tài liệu về các vấn đề chủ yếu sau:

• Những nghiên cứu về diễn thế thảm thực vật và tái sinh rừng ở nước

trong và ngoài nước

Nhiều nhà khoa học trong nước và nước ngoài đã nghiên cứu về diễn

thế của thảm thực vật Khi nghiên cứu về diễn thế đã có nhiều quan điểm

khác nhau, nhưng nhìn chung các nhà khoa học đều thống nhất có hai

loại diễn thế là: diễn thế nguyên sinh và diễn thế thứ sinh, diễn thế thứ

sinh có hai loại là diễn thế suy thoái và diễn thế đi lên Trong đề tài

chúng tôi nghiên cứu về diễn thế thứ sinh đi lên của thảm thực vật tại

trạm Đa dạng sinh học Mê Linh - Vĩnh Phúc và vùng phụ cận

• Các phương thức phục hồi rừng: có hai phương thức là trồng rừng và phục hồi

rừng tự nhiên

Chương 2 điều kiện tự nhiên, kinh tế vμ x∙ hội

khu vực nghiên cứu 2.1 Điều kiên tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Trạm đa dạng sinh học Mê Linh nằm trong địa phận xã Ngọc

Thanh, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc, về địa giới hành chính: Phía

Bắc giáp huyện Phổ Yên tỉnh Thái Nguyên, phía Đông và Nam giáp

HTX Đồng Trầm, phía Tây giáp huyện Bình Xuyên Trạm có diện

tích gần 178ha, độ cao từ 100 - 520m so với mực nước biển, toạ độ:

Điểm cực bắc (A): N 21025’35; E 105046’85 Điểm cực nam (D): N

21023’57; E 105043’21 Điểm cực tây (Đ): N 21023’35; E 105042’40

Điểm cực đông (B): N 21025’15; E 105046’65

2.1.2 Địa hình

Đây là vùng bán sơn địa, là phần kéo dài về phía Đông nam của

dãy Tam Đảo, có địa hình đồi và núi thấp với xu hướng thấp dần từ

Bắc xuống Nam Phần lớn là đất dốc, độ dốc trung bình 15 - 300 Rải

rác vài ba bãi bằng nhỏ dọc theo ven suối ở biên giới phía Tây Đây là khu vực rừng đầu nguồn của một vài con suối nhỏ chảy ra hồ Đại Lải

2.1.3 Điều kiện địa chất - thổ nhưỡng

y Địa chất: Khu vực nghiên cứu là một bộ phận của dãy núi Tam Đảo nên

có cấu tạo địa chất chủ yếu là hệ tầng phún trào axit gồm các lớp

Rionit, Daxit kết tinh xen kẽ nhau, có tuổi khoảng 260 triệu năm

yThổ nhưỡng: Theo nguồn gốc phát sinh trong vùng có hai loại đất

chính sau:

- ở độ cao trên 300m là đất Feralit mùn đỏ vàng, thành phần cơ giới nhẹ, tầng mùn mỏng, không có tầng thảm mục, đá lộ đầu nhiều

>35% ở độ cao dưới 300m là đất Feralit vàng phát triển trên đá sa thạch cuội kết hoặc dăm kết, thành phần đất có nhiều khoáng sét

- ở độ cao dưới 100m ven các con suối lớn có đất tụ phù sa, thành phần cơ giới trung bình, tầng đất dày, độ ẩm cao, màu mỡ, đã được khai phá trồng lúa và hoa màu Nhìn chung, khu vực nghiên cứu là khu vực có điều kiện đất đai khô cằn, bị rửa trôi nhiều năm nên nghèo dinh dưỡng

2.1.4 Khí hậu, thuỷ văn

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa; nhiệt độ trung bình năm là 23,50C Lượng mưa trong năm từ 1.335-1.650mm/năm Độ ẩm không khí trung bình khoảng 85% Lượng bốc hơi nước trung bình hàng năm 1040,1mm gần bằng với lượng mưa trong năm Do vậy, chúng tôi sơ bộ có nhận xét: khu vực nghiên cứu thuộc vùng có khí hậu tương đối khô hạn

2.2 Tài nguyên động, thực vật

y Hệ động vật, theo kết quá điều tra năm 2003, của Viện Sinh thái &

Tài nguyên sinh vật xác định được thành phần phân loại của 5 lớp: Thú Chim, Bò sát, ếch, Nhái, Côn trùng Được tập trung ở 25 bộ, 99 họ,

461 loài Trong khu vực có 12 loài động vật quý hiến đưa vào sách đỏ Việt Nam và 3 loài đưa vào sách đỏ thế giới

y Hệ thực vật, theo Giáo sư Nguyễn Tiến Bân khu vực nghiên cứu nằm

trong miền địa lý thực vật " Đông Bắc và Bắc Trung bộ" Theo số liệu của Phòng Thực vật và Phòng Sinh thái thực vật thuộc Viện ST&TNSV

đã thống kê: trạm Đa dạng sinh học Mê linh có 166 họ thực vật, với

651 chi và khoảng 1.129 loài, thuộc 5 ngành: Ngành Thông đất; Ngành Mộc tặc; Ngành Dương xỉ; Ngành Hạt trần; Ngành Mộc lan

2.3 Điều kiện xã hội

Trong khu vực nghiên cứu không có dân sinh sống, tuy nhiên do tập

quán của dân quanh vùng nên vẫn có một số tác động tiêu cực tới thảm

thực vật và diện tích rừng trong khu vực nghiên cứu như: thả rông gia súc

sau mùa vụ, lấy củi, măng và khai thác lâm sản phi gỗ khác

Chương 3 Đối tượng vμ phương pháp nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Thảm thực vật tái sinh tự nhiên tại Trạm đa dạng sinh học Mê

Linh - Vĩnh Phúc và vùng phụ cận

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp luận

Phương pháp "dãy phát triển tự nhiên" Kết hợp việc theo dõi trên

OĐV trong thời gian 4 năm (tháng 6 năm 2003 đến tháng 9 năm 2006)

3.2.2 Phương pháp điều tra

y Tuyến điều tra

Tuyến điều tra (TĐT) được xác định theo hai hướng song song và

vuông góc với đường đồng mức Khoảng cách giữa hai tuyến từ 100m

đến 200m tuỳ thuộc vào địa hình Theo phương pháp này chúng tôi đã

thực hiện 10 tuyến điều tra, mỗi tuyến dài 1- 2km

y Ô tiêu chuẩn (OTC)

OTC có diện tích 400 m2 (20m x 20m) được áp dụng cho cả 4 giai

đoạn: thảm cỏ, thảm cây bụi, rừng thứ sinh mới phục hồi (rừng non);

rừng thứ sinh trưởng thành OTC là 2000 m2 (40m x 50m) Trong OTC,

tuỳ theo đối tượng nghiên cứu lập hệ thống ô dạng bản (ODB) có diện

tích 25m2 (5x5m) hoặc 4m2 (2x2m)

y Ô định vị (OĐV)

OĐV có diện tích 400m2(20m x 20m) hoặc 2000m2(40m x 50m) bố

trí trong khu định vị (KĐV)

3.2.3 Phương pháp thu thập số liệu

• Thu thập số liệu theo tuyến điều tra

• Thu thập số liệu trong OTC: Xác định toạ độ, độ cao tuyệt đối, độ

cao tương đối, độ dốc và hướng phơi; Đánh giá mức độ thoái hoá đất;

Xác định nguồn gốc thảm thực vật hay lịch sử sử dụng đất Thu thập

số liệu về: Cây gỗ (cây có đường kính ≥ 5cm): thành phần loài, đo

chiều cao vút ngọn, đường kính (ở độ cao H1,3m), đường kính tán, mật

độ, độ tàn che; Cây bụi và cây gỗ có d < 4cm gồm chiều cao, đường

kính, mật độ, thành phần loài, sinh lực phát triển; Cây tái sinh: thành

phần loài, nguồn gốc, chất lượng, chiều cao; Thảm tươi: thành phần,

độ dày rậm, sinh lực phát triển Độ nhiều của thảm tươi, cây bụi

y Thu thập mẫu đất, phân tích thành phần lý - hoá học đất và vi

sinh vật đất:

y Vẽ phẫu đồ rừng: theo phương pháp của Thái Văn Trừng

3.2.4 Phương pháp phân tích và sử lý số liệu

y Tên các loài cây xác định theo Danh lục các loài thực vật Việt Nam

y Mật độ cây tính trung bình trên ô tiêu chuẩn sau đó qui ra cây/ha

Tỷ lệ tổ thành (n%) Hệ số tổ thành (H) Xác định phân bố cây trên mặt đất

y Phân tích đất: các chỉ tiêu về đất được phân tích tại phòng phân tích đất

tại Viện Địa lý thuộc Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam

y Phân tích vi sinh vật đất: tại Phòng Vi sinh vật, Viện Công nghệ

sinh học - Viện KH&CN Việt Nam

Sử dụng các phương pháp thống kê học sinh học để tính toán kết

quả nghiên cứu Số liệu được xử lý trên phần mềm excel (Data analysis) của máy tính

Chương 4 Kết quả nghiên cứu vμ thảo luận 4.1 Hiện trạng và các yếu tố làm suy thoái thảm thực vật 4.1.1 Hiện trạng thảm thực vật: trong khu vực nghiên cứu có các

kiểu thảm thực vật sau:

• Rừng trồng

Rừng trồng thuần loại: chỉ có một loài cây hoặc Thông, hoặc Keo tai tượng, hoặc Bạch đàn hay Keo lá tràm Rừng trồng hỗn giao: Bạch

đàn và Keo tai tượng

• Thảm thực vật tự nhiên

áp dụng bảng phân loại của UNESCO (1973), tại khu vực nghiên cứu gồm có 4 lớp quần hệ: Lớp quần hệ rừng kín; Lớp quần hệ rừng

thưa; Lớp quần hệ cây bụi; Lớp quần hệ cỏ

4.1.2 Các yếu tố làm suy thoái thảm thực vật

Toàn bộ vùng nghiên cứu trước đây được che phủ bởi rừng nguyên

sinh - kiểu rừng kín thường xanh mưa mùa nhiệt đới Nhưng cho đến

nay đã bị phá huỷ hoàn toàn thay thế vào đó là các trạng thái thảm thực

vật thứ sinh từ thảm cỏ đến thảm cây bụi và rừng thứ sinh

Các nguyên nhân chính làm phá huỷ và suy thoái thảm thực vật là do tác động của con người như: khai thác gỗ, củi; đốt củi lấy than; chặt đốt

rừng làm nương rẫy và khai thác nguồn lâm sản phi gỗ; xử lý trắng thực bì

để trồng rừng; lửa rừng; thả dông gia súc

4.2 Quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật

4.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình diễn thế của thảm thực vật

4.2.1.1 ảnh hưởng của vị trí địa hình

Kết quả tổng hợp của 54 ô tiêu chuẩn theo 3 vị trí địa hình: chân

đồi, sườn đồi và đỉnh đồi Tổng số loài ở đỉnh đồi có 53 loài ít hơn 11

loài so với sườn đồi (64 loài) và 13 loài so với chân đồi (66 loài) Mật

độ cây giảm dần từ chân đồi lên sườn đồi và đỉnh đồi: ở chân đồi là

5166±70 cây/ha, ở sườn đồi là 4894±80, ở đỉnh đồi mật độ cây thấp

nhất là 3786±100 Tổ hợp loài cây ưu thế ở đỉnh đồi ít hơn hẳn so với

sườn đồi và chân đồi (ở đỉnh đồi chỉ có 5 loài, còn sườn đồi và chân

đồi có 7 loài)

Bảng 4.1 Tổng hợp các chỉ tiêu nghiên cứu theo địa hình

Vị trí địa lý địa hình Chỉ tiêu

nghiên cứu Chân đồi Sườn đồi Đỉnh đồi

Số loài/OTC

Min - Max

51±2 45-59

47±2 42-59

35±3 30-38

Mật độ (cây/ha) 5166±70

4600 - 5950

4894±80 4200-5875

3786±100 3150-4400 Tên loài % Tên loài % Tên loài % Thàu táu 28,40 Thàu táu 32,50 Thàu táu 38, 20

Ba chạc 18,20 Trọng đũa 22,10 Trọng đũa 25,80 Trọng đũa 9,30 Me rừng 7,30 Me rừng 10,40

Sim 5,50 Sim 5,00 Loài khác 10,40

Me rừng 5,10 Ba chạc 4,20 Loài khác 19,80 Loài khác 17,60

Tổ thành

loài cây

Tổng 100,00 Tổng 100,00 Tổng 100,00

4.2.1.2 ảnh hưởng của độ dốc

Phân chia độ dốc thành 3 cấp: cấp I (<150), cấp II (150-250), cấp III (>250)

Qua nghiên cứu chúng tôi thấy ở cấp độ dốc III số lượng loài ít hơn ở cấp độ

dốc I là 12 loài ± 2/OTC (ở cấp độ dốc I là 51 loài/OCT, ở cấp độ dốc II là 44

loài/OTC và cấp độ dốc III chỉ có 39 loài/OTC) Tổng số loài cả 3 cấp độ dốc không khác nhau nhiều (66 loài ở cấp độ dốc I; 64 loài ở cấp độ dốc II và III)

4.2.1.3 ảnh hưởng của thoái hoá đất đến quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật

• Đánh giá sự thoái hoá đất

Chúng tôi chia ra 4 mức độ thoái hoá như sau:

- Đất thoái hoá nhẹ (đất còn nguyên trạng - đất tốt)

- Đất thoái hoá trung bình (đất trung bình)

- Đất thoái hoá nặng (đất xấu)

- Đất thoái hoá rất nặng: phẫu diện đất đã bị phá huỷ hoàn toàn, trong

đất đã xuất hiện một số quá trình hoá học mới, xuất hiện kết vón tầng đá ong chặt cứng

• ảnh hưởng của thoái hoá đất đến thành phần loài trong quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật

Bảng 4.3 Đặc điểm tổ thành loài cây trong một số quần xã thực vật của quá trình diễn thế trên đất có mức độ thoái hoá khác nhau tại

khu vực nghiên cứu

Mức độ thoái hoá đất Chỉ tiêu

nghiên cứu Nhẹ Trung bình Nặng vμ rất nặng

Số loài/OTC Min-Max

49 ± 3

36 - 59

45 ± 4

35 - 58

39 ± 6

30 - 49

Mật độ (cây/ha) Min - Max

4991 ± 100

3650 - 5950

4651 ± 120

3275 - 5125

4109 ± 110

3150 - 5075 Tên loài % Tên loài % Tên loài % Thàu táu 18,60 Thàu táu 28,50 Thàu táu 42,50

Ba chạc 15,10 Me rừng 22,30 Me rừng 19,70 Trọng đũa 11,70 Lấu 8,10 Mua 12,20

Mua 8,20 Trọng đũa 6,80 Găng gai 5,10 Sim 6,50 Sim 5,10 Loài khác 11,60

Me rừng 5,60 Ba chạc 5,30 Loài khác 25,90 Loài khác 16,40

Tổ thành loài cây

Tổng 100,00 Tổng 100,00 Tổng 100,00

- Kết quả tại bảng 4.3 cho thấy trên đất thoái hoá nặng và rất nặng

có 39 loài/OTC ít hơn 10 ± 3 loài so với đất thoái hoá nhẹ Tuy nhiên,

tổng số loài thống kê khác nhau không nhiều chỉ là 3 loài (trên đất

thoái hoá nhẹ là 77 loài, đất thoái hoá nặng và rất nặng là 74 loài)

Mật độ cây giảm dần theo mức độ thoái hoá đất Đất thoái hoá nặng

và rất nặng, tổ thành loài cây ưu thế có 5 loài, ít hơn 2 loài so với trên

đất thoái hoá nhẹ và đất thoái hoá trung bình

y ảnh hưởng của mức độ thoái hoá đất đến khả năng phát triển của

thảm thực vật

Chúng tôi theo dõi quá trình phát triển của thảm thực vật trên 3 OĐV:

OĐV 1 - đất thoái hoá rất nặng; OĐV 2 - đất thoái hoá nặng; OĐV 3 - đất

thoái hoá trung bình

Trên đất thoái hoá trung bình sau 3 năm phục hồi, thảm thực vật từ

thảm cây bụi đã hình thành thảm cây bụi có cây gỗ, cây gỗ có độ tàn che

0,2, chiều cao trung bình là 3,5m Trên đất thoái hoá nặng thảm cây bụi

chiếm ưu thế, cây gỗ tái sinh với độ tàn che thấp 0,1, chiều cao trung

bình của cây gỗ 3m Trên đất thoái hoá rất nặng vẫn là thảm cỏ guột ưu

thế, cây bụi phát triển đã làm cho độ tàn che của thảm cỏ guột giảm chỉ

còn 0,6

4.2.2 Các giai đoạn diễn thế (trình bày tại hình 4.1)

4.2.2.1 Giai đoạn thảm cỏ

Đây là giai đoạn thoái hoá cuối cùng của thảm thực vật vùng

này và là giai đoạn đầu trong loạt diễn thế đi lên Giai đoạn này

thường từ 5 - 6 năm Kết quả điều tra cho thấy trong khu vực

nghiên cứu có các loại hình thảm cỏ: Thảm cỏ dạng lúa; Thảm cỏ

không dạng lúa (thảm guột)

4.2.2.2 Giai đoạn thảm cây bụi

Tổng hợp số liệu điều tra theo tuyến cho thấy trong khu vực

nghiên cứu có ba ưu hợp phổ biến sau:

- Hoắc quang (Wendlandia paniculata) + Me rừng (Phyllanthus

emblica) + Thàu táu (Aporosa dioica) phân bố chủ yếu trên các sườn đồi

- Me rừng (Phyllanthus emblica) + Thàu táu (Aporosa dioica) +

Thừng mức (Wrightia pubescens) phân bố chủ yếu trên các đường

đỉnh dông

- Sim (Rhodomyrtus tomentosa) + Mua (Melastoma normale) +

Ba chạc (Euodia lepta) phân bố chủ yếu trên các đường đỉnh dông và

các vùng đất thấp có địa hình tương đối bằng phẳng

Nếu được bảo vệ không bị lửa cháy và chặt củi thì thảm cây bụi sẽ

phát triển thành rừng thứ sinh Trong rừng thứ sinh của loạt diễn thế

này, thành phần cây gỗ sẽ bao gồm cả cây tiên phong tạm cư và cây tiên phong định cư

4.2.2.3 Giai đoạn rừng thứ sinh

a Rừng thưa (do mật độ cây gỗ ít và độ che phủ thấp)

Rừng thưa là sự phát triển tiếp theo của giai đoạn thảm cây bụi, hoặc là hậu quả các hoạt động khai thác gỗ củi quá mức đối với rừng nguyên sinh Rừng phục hồi sau khai thác thường có thành phần loài phức tạp hơn, độ ưu thế của các loài cây ít thể hiện rõ ràng Chúng tôi

đã xác định được có các ưu hợp sau:

- Dẻ gai (Castanopsis indica) + Kháo (Phoebe lanceolata) + Chẹo (Engelhardtia roxburghiana),

- Bời lời (Litsea umbrelata, L verticillata) + Kháo (Phoebe lanceolata, P tavoyana) + Bùng bụp nâu (Mallotus paniculatus) + Trám (Canarium album)

- Trâm (Syzyum cinereum) + Thị núi (Dyospyros bangoiensis) + Nhội (Bischofia javanica) + Bứa (Gacinia cowa, G oblongifolia)

- Sau sau (Liquidambar formosana) + Trôm mề gà (Sterculia nobilis) + Bồ đề (Styrax tonkinnensis) Hoắc quang (Wendlandia paniculata) + Bùng bụp nâu (Mallotus paniculatus) + Kháo (Phoebe lanceolata, P tavoyana)

- Bồ đề (Styrax tonkinensis) + Trôm mề gà (Sterculia nobilis) + Kháo (Phoebe lanceolata, P tavoyana),

b Rừng kín

Sự phát triển tiếp theo của rừng thưa là rừng kín Đến giai đoạn này rừng có thành phần loài cây khá phức tạp, trên 1 OTC có đến 30 loài cây gỗ (cây có d ≥ 5 cm) với đường kính trung bình 20 - 25cm, trong đó có một số loài cây gỗ lớn như: Thị rừng; Nhội; Vàng anh; Re

và Dẻ gai Tập hợp số liệu điều tra trên OTC, chúng tôi đã xác định được 3

ưu hợp sau:

- Vàng anh (Saraca dives) + Nang trứng (Hydnocarpus hainanensis) + Thị núi (Diospyros bangoiensis)

- Dẻ gai (Castanopsis indica) + Kháo (Phoebe lanceolata, P tavoyana) + Chẹo (Engelhardtia roxburghiana)

- Dẻ gai (Castanopsis indica) + Dọc (Garcinia cowa) + Trâm (Syzygium cinereum) + Re (Cinnamomum balansae)

Kết quả điều tra tái sinh cho thấy trong cả hai trạng thái rừng thứ sinh vừa nêu trên, ngoài các loài cây gỗ tiên phong tạm cư chiếm ưu thế, trong thành phần đã xuất hiện một số loài cây gỗ tiên phong định

cư như: Dẻ gai, Trám, Bứa, Re, Nhãn rừng, Xoan nhừ mật độ cây

thưa, khoảng 200 - 300 cây/ha Đây có thể được coi là thành phần của

rừng nguyên sinh Tuy nhiên các loài cây gỗ lớn có giá trị của rừng

nguyên sinh trong khu vực hầu như chưa thấy xuất hiện như: Chò chỉ

(Parashorea stellata), Lim xanh (Erythrophloeum fordii), Sến (Madhuca

pasqueri) Nguyên nhân chính do nguồn giống bị cạn kiệt

Hình 4.1. Sơ đồ quá trình diễn thế tại Trạm đa dạng sinh học Mê

Linh và vùng phụ cận

Giai đoạn diễn thế Quần xã thực vật

Rừng thứ sinh

thành thục (Rừng

kín thường xanh)

Các họ:

Dẻ, Đậu, Long não, Mộc lan, Chò, Dâu tằm, Bồ hòn, Xoài,Trám

Rừng thứ sinh

(Rừng kín thường

xanh)

Cây gỗ lá rộng

Dẻ gai, Dọc, Trâm,

Re, Bồ đề, Ràng ràng Sau sau, Kháo,

Ba soi

Nứa xen cây gỗ

Dẻ gai, Trâm, Lá

nến, Bồ đề, Re, Bứa, Tai chua, Sau sau

Rừng thứ sinh

(Rừngthưa

thường xanh)

Bồ đề, Sau sau,

Hu đay, Kháo, Ràng ràng, Sơn rừng, Bùng bục

Rừng nứa xen cây gỗ: Dẻ gai, Lá nến,

Bồ đề, Kháo, Re

Thảm cây bụi

Me rừng, Thàu táu, Thừng mức

Sim, Mua, Me rừng

Hoắc quang,

Me rừng, Thàu táu

Đất trống

Ngoài chuỗi diễn thế đã được xác định như trên, nếu trong trường

hợp rừng Nứa (Neohouzeaua dulloa) hay Giang (Dendrocalamus patellaris) chiếm ưu thế thì kết quả sẽ dẫn đến thiết lập rừng Nứa hay

rừng Giang

4.2.3 Phát triển của thảm thực vật qua các giai đoạn diễn thế 4.2.3.1 Phát triển của thảm cỏ: sự phát triển của thảm cỏ được

nghiên cứu trên OĐV số 4 Thống kê năm 2001, thảm thực vật trên OĐV là quần hợp Guột với độ dày rậm Soc Có 12 loài cây bụi gồm: Thàu táu, Me rừng, Thấu kén, Sim, Mua bà, Mua tép, Ba chạc, Găng gai, Phèn đen, Nóng,

Bù dẻ, Cơm nguội Cây gỗ tái sinh chủ yếu từ chồi (80%) với thành phần chính là: Hoắc quang, Bộp, Kháo, Dung, Sau sau

Tháng 5 năm 2005, từ thảm cỏ là Guột được thay thế bằng thảm cây bụi xen cây gỗ Thành phần cây bụi cơ bản giống với lần thống kê trước,

độ che phủ 0,2 - 0,3 Cây gỗ ưu thế là Sau sau, Hoắc quang, Dẻ gai, Chẹo; mật độ 120 - 200 cây/ha và phân bố thành từng cụm hay khóm riêng lẻ Độ tàn che của cây gỗ ≥ 0,1

Như vậy, động lực phát triển từ thảm cỏ guột đến thảm cây bụi chính là sự xâm nhập và phát triển của lớp cây bụi theo cơ chế chiếm lĩnh, phát triển và đào thải dần thảm cỏ

4.2.3.2 Sự phát triển của thảm cây bụi

Sự phát triển của thảm cây bụi được nghiên cứu trên OĐV số 5

Năm 2001, thảm thực vật là thảm cây bụi có thành phần chính là: Thàu táu, Sim, Mua, Thấu kén, Me rừng Cây gỗ có Sau sau, Bời lời, Chẹo, Hoắc quang, Thừng mức trâu

Đến năm 2005, số lượng loài cỏ hầu như không có sự thay đổi (14 loài) nhưng sinh lực phát triển của loài ưu thế Guột đã giảm đi nhanh chóng từ yếu (năm 2001) đã trở thành rất yếu (năm 2005)

Đối với cây gỗ: so với số lượng thống kê năm 2001, chưa thấy có loài nào mới xuất hiện, tổ thành loài cây ưu thế cũng không thay

đổi, nhưng số lượng cá thể của các loài đã tăng lên đáng kể Năm

2001 mật độ cây gỗ là 1050 cây/ha, năm 2005 là 2550 cây/ha Đa số các loài cây gỗ là cây tiên phong ưa sáng, tốc độ sinh trưởng về chiều cao của chúng khá nhanh trung bình từ 0,5 - 0,7m/năm), nên

sự phát triển của thảm thực vật ở giai đoạn diễn thế tiếp theo được

dự báo sẽ diễn ra khá nhanh

Như vậy sau 5 năm, thảm thực vật phát triển từ thảm cây bụi có

cây gỗ rải rác đã hình thành rừng non có chiều cao của cây gỗ trung

bình là 3,2m, mật độ 2550 cây/ha, độ tàn che 0,3

4.2.3.3 Phát triển của rừng thứ sinh mới phục hồi (rừng non)

Kết quả theo dõi trên OĐV số 6

Năm 2001, trên OĐV có 18 loài cây gỗ (cây có d ≥ 5cm) mật độ

960 cây/ha, chiều cao trung bình là 6,90m, đường kính trung bình 8,2cm,

độ tàn che 0,3 - 0,4

Năm 2005, sự thay đổi trên OĐV chủ yếu là sự đào thải của lớp

cây bụi làm cho tầng cây bụi trở nên thưa hơn, tạo điều kiện cho

những cây gỗ tái sinh sinh trưởng nhanh Mật độ cây gỗ năm 2005 là

1480 ± 50 cây/ha Chiều cao trung bình 9,20m, đường kính trung bình

10,75cm Độ tàn che 0,5 - 0,6

Kết quả điều tra lớp cây tái sinh chỉ có 15 loài cây tái sinh với mật

độ 5600 cây/ha Trong thành phần cây tái sinh có 3 loài không có

trong thành phần lớp cây gỗ đó là: Thị rừng, Bứa và Trầm hương

(Gió), 12 loài còn lại đều là cây con của lớp cây gỗ

Như vậy, trong giai đoạn này sự phát triển của thảm thực vật chính

là sự tăng lên về kích thước của các loài cây gỗ và sự đào thải lớp cây

bụi dày rậm Với sự xuất hiện 3 loài cây tái sinh mới cho thấy chiều

hướng phát triển tiếp theo của quần xã là sự thay thế các loài cây tiên

phong ưa sáng bằng các loài cây định cư có đời sống dài và có khả

năng chịu bóng

4.2.3.4 Phát triển của rừng trưởng thành

Giai đoạn phát triển tiếp theo của rừng non là rừng trưởng thành,

kết quả theo dõi trên OĐV số 9

Năm 2006 so với tháng 3 năm 2003, thảm thực vật hầu như không

có thay đổi về thành phần Sự thay đổi ở đây chủ yếu là sự tăng

trưởng của các loài cây về chiều cao và đường kính nhưng rất chậm

Thành phần loài chủ yếu là các cây tiên phong định vị: Thị rừng

(Diospyros bangoiensis), Nhội (Bischofia javanica), Vàng anh

(Saraca dives), Re (Cinnamomum balansae), Re trắng (Phoebe

lanceolata), Dâu gia đất (Baccaurea ramiflora) Dưới tán rừng đã

xuất hiện tổ hợp cây ưa bóng, chịu ẩm gồm các loài thuộc họ Gừng

(Zingiberceae), họ Cói (Cyperaceae), họ Ráy (Aracerae), họ Đơn nem

(Myrsinaceae), họ Mua (Melastomataceae), họ Cà Phê (Rubiaceae),

họ Nhân sâm (Araliaceae) Quần phiến dây leo phát triển ít, rải rác

có gặp một số cá thể thuộc họ Đậu (Fabaceae), họ Bìm bìm

(Convolvulaceae), họ Cà phê (Rubiaceae)

4.3 Những thay đổi về cấu trúc thảm thực vật trong quá trình diễn thế 4.3.1 Thay đổi về số lượng loài cây trong các giai đoạn diễn thế

Kết quả điều tra về sự thay đổi số lượng loài cây trong các giai

đoạn diễn thế cho thấy, ở Thảm cỏ có 212 loài trong suốt quá trình từ trạng thái thảm cỏ đến rừng thứ sinh đã có 141 loài bị đào thải Như vậy chỉ còn khoảng 1/3 (71 loài) tiếp tục tồn tại đến giai đoạn rừng non thứ sinh Ngược lại, với quá trình suy giảm về số lượng của loài ở trạng thái thảm cỏ thì đã có 219 loài được bổ sung trong các giai đoạn tiếp theo, trong đó ở giai đoạn thảm cây bụi là 124 loài và ở giai đoạn rừng thứ sinh là 95 loài

4.3.2 Mật độ cây và quá trình tỉa thưa

Trong quá trình diễn thế, luôn luôn diễn ra hai quá trình trái ngược nhau: sự tăng lên về số lượng cá thể và mật độ của loài cây này diễn

ra đồng thời với sự giảm bớt số lượng cá thể và mật độ của loài cây khác Đối với các loài cây gỗ, theo qui luật chung những loài cây tiên phong ưa sáng có đời sống ngắn sẽ bị đào thải để nhường chỗ cho các loài cây định cư có đời sống dài Thực chất đây là quá trình thay thế

tổ hợp loài cây tiên phong ưa sáng có đời sống ngắn bằng tổ hợp loài cây định cư và ưa bóng có đời sống dài Kết quả của quá trình này sẽ làm thay đổi cơ bản về chất của quần xã Đây là động lực chính của quá trình diễn thế

4.3.3 Thay đổi tính đa dạng của thảm thực vật trong quá trình diễn thế

Một biểu hiện về tính đa dạng của thảm thực vật được thể hiện rõ nét nhất là thành phần phổ dạng sống trong quần xã Kết quả nghiên cứu trình bày tại bảng 4.10

Bảng 4.10 Phổ dạng sống trong các trạng thái thảm thực vật

Dạng sống Thảm cỏ Cây bụi Rừng thứ sinh

Kết quả tại bảng 4.10 cho thấy: trong các giai đoạn của quá trình diễn thế có 5 nhóm dạng sống cơ bản: Cây có chồi trên đất; Cây có chồi sát mặt đất; Cây có chồi nửa ẩn; Cây chồi ẩn; Cây sống 1 năm

Theo quá trình phát triển của thảm thực vật các nhóm dạng sống thay

đổi một cách rõ ràng Trong đó nhóm cây chồi trên mặt đất (Ph)

chiếm tỷ lệ cao nhất trong các nhóm dạng sống Tỷ lệ nhóm cây chồi

trên, cây phụ sinh, dây leo tăng dần từ thảm cây bụi đến rừng thứ sinh

Trong khi nhóm cây chồi nửa ẩn và cây một năm giảm dần đến rừng

thứ sinh nhóm cây một năm hầu như không còn

4.3.4 Thay đổi qui luật phân bố cây theo cấp chiều cao

Chúng tôi đã nghiên cứu phân bố cây theo cấp chiều cao của 4

quần xã rừng thứ sinh phục hồi sau khái thác kiệt có tuổi khác nhau:

- A: Rừng phục hồi 25 năm; - B: Rừng ưu thế Sau sau phục 20 năm;

- C: Rừng thứ sinh phục hồi 15 năm; - D: Rừng thứ sinh phục hồi 10

năm Kết quả nghiên cứu trình bày trong hình 4.3

Hình 4.3 Đồ thị phân bố cây theo cấp chiều cao của 4 quần xã rừng thứ sinh

phục hồi sau khai thác kiệt tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh, Vĩnh Phúc

Hình 4.3, cho thấy: phân bố cây theo cấp chiều cao của các quần xã rừng thứ

sinh có dạng một đỉnh Đường phân bố dịch về phải khi thời gian rừng được

phục hồi tăng lên (quần xã A và quần xã B, rừng phục hồi 20 và 25 năm)

4.3.5 Thay đổi qui luật phân bố cây theo cấp đường kính

0

10

20

30

40

50

60

Hình 4.4 Đồ thị phân bố cây theo cấp đường kính của rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác kiệt tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh, Vĩnh Phúc

Phân bố đường kính phản ánh tiềm năng và sức sản xuất của rừng Hình 4.4 cho thấy: Do sinh trưởng mạnh của một số cá thể thuộc nhóm cây tiên phong mọc nhanh tạo những lớp đường kính lớn hơn nhiều so với giá trị trung bình, tuy nhiên số lượng cá thể của các loài cây này không nhiều nên đường phân bố giảm mạnh khi đường kính tăng lên Kết quả đường phân bố chuyển dần sang lệch phải như ở quần xã rừng A và B rừng phục hồi sau 20 và 25 năm

4.3.6 Thay đổi qui luật phân bố cây trên mặt đất

Để nghiên cứu sự thay đổi về phân bố cây trên mặt đất, chúng tôi

đã chọn 3 trạng thái thảm thực vật đang trong quá trình diễn thế tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh đó là: thảm cỏ (thảm Guột), thảm cây bụi, rừng thứ sinh phục hồi 10 năm Mỗi trạng thái chọn 3 vị trí (chân, sườn và đỉnh đồi)

- ở giai đoạn thảm cỏ (100%) đều có dạng phân bố cụm Giai đoạn thảm cây bụi có 3/9 (33,33%) số ô có dạng phân bố theo cụm, 6/9 (66,66%) số ô có dạng phân bố ngẫu nhiên Giai đoạn rừng thứ sinh

có 1/9 (11,11%) số ô có dạng phân bố cụm, 7/9 (77,77%) số ô có dạng phân bố ngẫu nhiên, 1/9 (11,11%) số ô có dạng phân bố đều

4.4 Sinh trưởng của một số loài cây và rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên 4.4.1 Sinh trưởng của một số loài cây tái sinh tự nhiên

4.4.1.1 Sinh trưởng về chiều cao

Số liệu sinh trưởng chiều cao của 4 loài cây Trám chim, Hoắc quang, Sau sau và Sơn rừng, trình bày tại bảng 4.14

Sau 12 năm, Sau sau đạt chiều cao: 7,2m; Trám chim: 6,6m; Sơn rừng: 5,6m và Hoắc quang thấp nhất chỉ đạt 5,2m So với các loài cây trồng, sinh trưởng về chiều cao của các loài cây mọc tự nhiên không

0 10 20 30 40 50 60