Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên trong một số quần xã thực vật phục hồi sau nương rẫy tại xã Mỹ Yên Huyện Đại Từ Tỉnh Thái Nguyên

Cấu trúc rừng biểu hiện quan hệ sinh thái giữa thực vật rừng với nhau với với các nhân tố môi trường xung quanh gồm: Cấu trúc sinh thái tạo thành loài cây, dạng sống, tầng phiến; cấu trú

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ ĐỨC THIỆN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TÁI SINH TỰ NHIÊN TRONG MỘT SỐ QUẦN XÃ THỰC VẬT PHỤC HỒI SAU NƯƠNG RẪY TẠI XÃ MỸ YÊN - HUYỆN ĐẠI TỪ -

TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ ĐỨC THIỆN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TÁI SINH TỰ NHIÊN TRONG MỘT SỐ QUẦN XÃ THỰC VẬT PHỤC HỒI SAU NƯƠNG RẪY TẠI XÃ MỸ YÊN - HUYỆN ĐẠI TỪ -

TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: SINH THÁI HỌC

Mã số: 60 42 01 20

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS MA THỊ NGỌC MAI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin can đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi Các

số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2014

Tác giả

Lê Đức Thiện

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Sinh thái học, khoa Sinh - KTNN Trường Đại học sư phạm - Đại học Thái Nguyên, tôi đã nhận được sự ủng hộ giúp đỡ của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình

Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến TS Ma Thị Ngọc Mai - người thầy đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu để tôi thể hoàn thành được luận văn này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo khoa Sinh - KTNN trường Đại học sư phạm, phòng sau đại học - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi mọi điều kiện trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Tôi cũng xin chân trọng cảm ơn Trung tâm khí tượng thủy văn tỉnh Thái Nguyên, Chi cục thống kê tỉnh Thái Nguyên đã chỉ báo và cung cấp một số tài liệu quan trọng cũng như tạo điều kiện cho tôi hoàn thành trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể gia đình bạn bè và đồng nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2014

Tác giả

Lê Đức Thiện

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các bảng iv

Danh mục các hình v

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Các khái niệm liên quan 4

1.1.1 Thảm thực vật 4

1.1.2 Tái sinh rừng 4

1.1.3 Phục hồi rừng 6

1.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 6

1.2.1 Trên thế giới 6

1.2.2 Ở Việt Nam 13

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 Nội dung nghiên cứu 21

2.1.1 Đặc điểm hệ thực vật và thảm thực vật xã Mỹ Yên 21

2.1.2 Đặc điểm cấu trúc tổ thành loài và mật độ cây gỗ tái sinh sau nương rẫy 21

2.1.3 Đặc điểm cấu trúc theo chiều đứng của các quần xã thực tái sinh vật sau nương rẫy 21

2.1.4 Đặc điểm cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang của các quần xã thực tái sinh vật sau nương rẫy 21

2.1.5 Đặc điểm tái sinh tự nhiên của các quần xã thực vật sau nương rẫy 21

2.1.6 Đề xuất một số giải pháp bảo tồn và phục hồi rừng tại địa phương nghiên cứu 21

2.2 Phương pháp nghiên cứu 21

2.2.1 Phương pháp lý thuyết 21

2.2.2 Phương pháp điều tra ngoài thực địa 21

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng 26

2.2.4 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm tái sinh rừng 26

Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 30

3.1 Điều kiện tự nhiên 30

3.1.1 Vị trí địa lí 30

3.1.2 Địa hình 31

3.1.3 Khí hậu - Thủy văn 31

3.1.4 Đất đai - Thổ nhưỡng 32

3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 33

3.2.1 Dân số và lao động 33

3.2.2 Thực trạng phát triển các nghành sản xuất và dịch vụ xã hội 33

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36

4.1 Hiện trạng thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu 36

4.1.1 Hệ thực vật 36

4.1.2 Thảm thực vật 38

4.1.3 Đặc điểm cấu trúc tầng phiến 41

4.2 Đặc điểm cấu trúc ngang 43

4.2.1 Phân bố loài theo các nhóm tần số xuất hiện 43

4.2.2 Sự phân bố số loài cây theo cấp đường kính 45

4.2.3 Phân bố số cây theo cấp đường kính 47

4.3 Đặc điểm cấu trúc thẳng đứng 49

4.3.1 Phân bố số cây theo cấp chiều cao 49

4.3.2 Phân bố số loài cây theo cấp chiều cao 52

4.4 Đặc điểm tái sinh tự nhiên của thảm thực vật 55

4.4.1 Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học của tầng cây tái sinh 55

4.4.2 Đặc điểm cấu trúc tổ thành và mật độ cây tái sinh 56

4.4.3 Phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang 58

4.4.4 Nguồn gốc và chất lượng cây tái sinh 60

4.5 Dạng sống thực vật 62

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 65

I Kết luận 65

II Đề xuất - Kiến nghị 65

1 Đề xuất 65

2 Kiến nghị 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Cơ cấu kinh tế huyện Đại Từ 34

Bảng 4.1 Phân bố các taxon thực vật tại KVNC 36

Bảng 4.2 Tỉ lệ các dạng sống thực vật tại KVNC 42

Bảng 4.3 Phân bố số loài theo nhóm tần số 43

Bảng 4.4 Phân bố số loài theo cấp đường kính ở thảm thực vật xã Mỹ Yên 46

Bảng 4.5.Phân bố số cây theo cấp đường kính ở thảm thực vật tại KVNC 48

Bảng 4.6 Phân bố số cây theo cấp chiều cao trong thảm thực vật tại KVNC ở thảm thực vật tại KVNC 51

Bảng 4.7 Phân bố số loài theo cấp chiều cao trong thảm thực vật tại KVNC 53

Bảng 4.8 Chỉ số đa dạng sinh học tầng cây tái sinh xã Mỹ Yên 55

Bảng 4.9 Cấu trúc tổ thành và mật độ cây tái sinh tại KVNC 56

Bảng 4.10 Phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang 59

Bảng 4.11 Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh 60

Bảng 4.12 Dạng sống thực vật tại xã Mỹ Yên 63

Bảng 4.12 Dạng sống thực vật tại KVNC 63

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí các ô dạng bản trong OTC 23

Hình 3.1 Bản đồ vị trí địa lí huyện Đại Từ 30

Hình 4.1 Biểu đồ phân bố các taxon thực vật tại KVNC 37

Hình 4.2 Cấu trúc tầng phiến thảm thực vật tại KVNC 42

Hình 4.3 Phân bố số loài theo nhóm tần số ở thảm thực vật tại KVNC 44

Hình 4.4 Biểu đồ phân bố số loài theo đường kính 46

Hình 4.5 Biểu đồ phân bố số cây theo đường kính 48

Hình 4.7 Đồ thị phân bố số cây theo cấp chiều cao 51

Hình 4.7 Đồ thị phân bố số loài theo cấp chiều caotrong thảm thực vật tại KVNC 53

Hình 4.8 Biểu đồ phân bố nguồn gốc cây tái sinh 60

Hình 4.9 Biểu đồ phân bố chất lượng cây tái sinh 61

Hình 4.10 Biểu đồ phổ dạng sống thực vật tại KVNC 63

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Một phần ba diện tích lục địa trên thế giới được che phủ bởi rừng Rừng có ý nghĩa và vai trò đặc biệt quan trọng: cung cấp gỗ, củi, điều hòa khí hậu, là nơi cư trú của các loài động vật, thực vật, dự trữ các nguồn gen quý hiếm, điều hòa khí hậu, nguồn nước, hạn chế và ngăn chặn xói mòn, lũ lụt, gió bão, bảo vệ sức khỏe con người…Vai trò của rừng quan trọng như vậy,nhưng những năm qua diện tích rừng tự nhiên không ngừng giảm sút cả

về số lượng và chất lượng

Theo số liệu Liên Hợp Quốc công bố, trung bình mỗi năm trên thế giới mất đi khoảng 20 triệu ha rừng, tương đương mỗi ngày mất đi khoảng gần 55.000 ha rừng Ở Việt Nam, trong vòng 50 năm,từ 1943 đến 1993 độ che phủ của rừng đã giảm từ 43% xuống chỉ còn 26%, một số nơi ở Đông Bắc Bộ còn dưới 10% Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến diện tích rừng bị suy giảm như: cháy rừng do nguyên nhân tự nhiên hoặc con người, do chiến tranh, khai thác rừng một cách bừa bãi, phá rừng lấy đất canh tác, đốt nương làm rẫy…Riêng việc đốt nương làm rẫy và khai thác quá mức chiếm hơn một nửa nguyên nhân mất rừng hiện nay

Tuy nhiên, trình độ nhận thức chung của con người ngày càng tăng lên thì con người cũng ngày càng hiểu rõ vai trò của rừng đối với cuộc sống và có

ý thức hơn trong việc bảo vệ và phục hồi rừng Nhiều tổ chức chính phủ và phi chính phủ trên thế giới chuyên về tuyên truyền, đấu tranh, bảo vệ rừng ra đời như IUCN, UNDP, WWF… đã thúc đẩy nỗ lực bảo vệ và phục hồi rừng Ở Việt Nam, từ khi Chính phủ ra chỉ thị 286/TTg (05/1997) về tăng cường các biện phấp cấp bách để bảo vệ và phát triển rừng,cấm khai thác rừng tự nhiên,diện tích rừng đã dần được phục hồi Đến năm 2003 diện tích rừng cả nước đã tăng lên 12 triệu ha (10 triệu ha rừng tự nhiên và 2 triệu ha rừng trồng),

Để việc quản lý, khai thác và phục hồi rừng đạt hiệu quả cao cần có cơ

sở khoa học đúng đắn và hợp lý Trong đó nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên là một vấn đề cơ bản không thể thiếu

Ở huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên diện tích đất có rừng là 27.764,8 ha chiếm 48,5% diện tích tự nhiên của huyện, trong đó diện tích rừng tự nhiên là 13.466,4 ha chiếm 48,5%, còn lại là rừng trồng Trước đây, do điều kiện kinh tế còn khó khăn và thiếu đất sản xuất cùng tập quán canh tác của bà con dân tộc nhiều diện tích rừng tự nhiên đã bị khai thác, làm rừng bị thoái hóa nghiêm trọng, quá trình diễn thế xảy ra theo hướng thoái bộ nhất là ở những nơi không được quản lý tốt

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên trong một số quần xã thực vật phục hồi sau nương rẫy tại xã Mỹ Yên - Huyện Đại Từ - Tỉnh Thái Nguyên”

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Về lý luận

Bổ sung thêm những hiểu biết về cấu trúc và tái sinh tự nhiên một số quần xã thực vật phục hồi sau nương rẫy tại xã Mỹ Yên - Huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên Từ đó đề xuất các biện pháp tác động thích hợp nhằm đẩy nhanh quá trình phục hồi rừng

2.1 Về thực tiễn

Trên cơ sở nghiên cứu cấu trúc và tái sinh rừng ở xã Mỹ Yên đề xuất một

số biện pháp nhằm phục vụ công tác quản lý, bảo vệ và phục hồi rừng ở huyện Đại Từ

3 Giới hạn nghiên cứu

3.1 Giới hạn khu vực nghiên cứu

Là xã Mỹ Yên, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên

3.2 Giới hạn đối tượng nghiên cứu

Là các quần xã thực vật phục hồi sau nương rẫy tại xã Mỹ Yên, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên Các đối tượng khác không thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài

3.3 Giới hạn về nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc tổ thành sinh thái như: thành phần loài, mật độ, phân bố cây tái sinh

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các khái niệm liên quan

1.1.1 Thảm thực vật

Hiện nay có nhiều khái niệm khác nhau về thảm thực vật (vegetation) tùy theo quan điểm của mỗi các tác giả nghiên cứu về vấn đề này Theo J.Schmithusen (1959) thì thảm thực vật là lớp thực bì của trái đất và các bộ phận cấu thành khác nhau của nó Thái Văn Trừng (1978) [39] cho rằng thảm thực vật là các quần hệ thực vật phủ trên mặt đất như một tấm thảm xanh Trần Đình Lý (1998) [28] cho rằng thảm thực vật là toàn bộ lớp phủ thực vật ở một vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ trên toàn bộ bề mặt trái đất

Như vậy thảm thực vật là một khái niệm chung chưa chỉ rõ đối tượng cụ thể nào Nó chỉ có ý nghĩa và giá trị cụ thể khi có định nghĩa kèm theo như: thảm thực vật cây bụi, thảm thực vật rừng ngập mặn, thảm thực vật rừng mưa nhiệt đới…

1.1.2 Tái sinh rừng

Tái sinh (Regeneration) là một thuật ngữ dùng để chỉ khả năng tái tạo, hay tự hồi sinh từ mức độ tế bào đến mức độ mô, cơ quan, cá thể và thậm chí

cả một quần lạc sinh vật tự nhiên Hiện nay, cùng với thuật ngữ này còn có một

số thuật ngữ được sử dụng rộng rãi như: “Rehabitilation” để chỉ sự phục hồi lại bằng biện pháp quản lý, điều chế lại rừng đã bị suy thoái; “Restoration” để diễn

tả sự hoàn trả, sự lặp lại của toàn bộ quần xã sinh vật giống như nó đã xuất hiện trong tự nhiên

Tái sinh rừng (forestry regeneration) là một thuật ngữ được nhiều nhà khoa học sử dụng để mô tả sự tái tạo (phục hồi) của lớp cây con dưới tán rừng

Đó là sự xuất hiện các thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng như dưới tán rừng, khoảng trống trong rừng, trên đất rừng sau khai thác hoặc sau khi làm nương rẫy, các cây con sẽ thay thế các cây già cỗi

Theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ

Sự xuất hiện lớp cây con mới làm phong phú thêm số lượng và thành phần loài trong quần thể thực vật đóng góp vào việc làm thay đổi cả quá trình trao đổi vật chất và năng lượng trong hệ sinh thái rừng Do đó theo nghĩa rộng tái sinh rừng là sự tái sinh nhằm bảo đảm cho sự tồn tại liên tục của một hệ sinh thái rừng Theo Nguyễn Xuân Cự và Đỗ Đình Sâm có 3 phương thức cơ bản để tái sinh rừng là:

+ Tái sinh tự nhiên: là quá trình tạo thành thế hệ cây rừng bằng con đường tự nhiên, về cơ bản không sự tác động của con người Kết quả tái sinh phụ thuộc hoàn toàn vào các quy luật và điều kiện tự nhiên dựa trên nguồn giống tại chỗ và hoàn cảnh rừng hiện có

+ Tái sinh nhân tạo: là phương thức tái sinh có sự tác động trực tiếp của con người từ gieo trồng chăm sóc để tạo rừng mới trên đất có rừng Theo phương thức này con người chủ động chọn loại cây trồng, điều khiển được tổ thành, mật độ cây thích hợp cho mục đích của con người

+ Tái sinh bán nhân tạo hay xúc tiến tái sinh tự nhiên: là phương thức trung gian giữa tái sinh tự nhiên và tái sinh nhân tạo Trong đó tận dụng triệt để những ưu điểm của tái sinh tự nhiên với sự tham gia tích cực của con người để tái sinh rừng đạt hiệu quả cao hơn Con người có thể can thiệp ở mức hướng dẫn tái sinh tự nhiên theo mục đích mong muốn

Theo Trần Xuân Thiệp (1995) [38] cho rằng nếu thành phần loài cây tái sinh giống với thành phần cây đứng thì đó là quá trình thay thế một thế hệ cây này bằng thế hệ cây khác Ngược lại, nếu thành phần loài cây tái sinh khác với thành phân cây đứng thì quá trình diễn thế xảy ra

Như vậy, tái sinh rừng là một khái niệm chỉ khả năng và quá trình thiết lập lớp cây con dưới tán rừng Đặc điểm cơ bản của quá trình này là lớp cây con đều có nguồn gốc từ hạt và chồi có sẵn, kể cả trong trường hợp tái sinh

nhân tạo thì cây con cũng phải mọc từ hạt do con người gieo trước đó Nó được phân biệt với các khái niệm khác như trồng rừng là sự thiết lập lớp cây con bằng việc trồng giống đã được chuẩn bị trong vườn ươm Vì đặc trưng đó nên tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang đặc thù của hệ sinh thái rừng

1.1.3 Phục hồi rừng

Phục hồi rừng trước hết là phục hồi lại thành phần chủ yếu của rừng là thảm thực vật cây gỗ, tạo điều kiện cho sự xuất hiện các thành phần cây khác của rừng như tầng cây bụi, tầng cỏ quyết, khu hệ động vật, vi sinh vật…và các yếu tố khác của rừng như chế độ nhiệt, chế độ ẩm… Vì vậy khái niệm phục hồi rừng sẽ có ý nghĩa rộng lớn là phục hồi lại cả quần lạc sinh vật hay một hệ sinh thái rừng hoàn chỉnh Phục hồi rừng là một quá trình sinh học gồm nhiều giai đoạn và kết thúc bằng sự xuất hiện một thế hệ mới thảm cây gỗ bắt đầu khép tán (Trần Đình Lý ; (1995), [22]

Để tái tạo lại rừng người ta có thể sử dụng các biện pháp khác nhau tùy theo mức độ tác động của con người, đó là: phục hồi nhân tạo (trồng rừng), phục hồi tự nhiên và phục hồi tự nhiên có tác động của con người (xúc tiến tái sinh)

Theo Hà Văn Tuế - Đỗ Hữu Thư - Lê Đồng Tấn (1985) [5] phục hồi rừng sau nương rẫy là quá trình phục hồi lại hệ sinh thái rừng trên đất nương rẫy đã bỏ hóa

1.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.2.1 Trên thế giới

1.2.1.1 Những nghiên cứu về cấu trúc rừng

Cấu trúc rừng là sự sắp xếp có tính quy luật của tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian Cấu trúc rừng biểu hiện quan hệ sinh thái giữa thực vật rừng với nhau với với các nhân tố môi trường xung quanh gồm: Cấu trúc sinh thái tạo thành loài cây, dạng sống, tầng phiến; cấu trúc hình thái tầng tán rừng; cẩu trúc đứng; cấu trúc theo mặt phẳng ngang (mật độ

và dạng phân bố cây trong quần thể); cấu trúc theo thời gian (theo tuổi)

Cấu trúc rừng phản ánh điều kiện sinh thái, những nơi có điều kiện môi trường khắc nghiệt, cấu trúc trúc rừng đơn giản chỉ gồm những loài cây chống chịu được môi trường đó Nơi có môi trường thuận lợi, cấu trúc rừng phức tạp

và gồm nhiều loài cạnh tranh, có phần cộng sinh, kí sinh Vùng ôn đới , cấu trúc rừng thường là thuần loài, đều tuổi, một tầng, rụng lá Vùng nhiệt đới như Việt Nam, cấu trúc rừng tự nhiên điển hình là rừng hỗn loài, nhiều tầng, thường xanh quanh năm

Nghiên cứu về cấu trúc rừng đã được các nhà lâm nghiệp và các nhà sinh thái học trên thế giới quan tâm từ lâu Có nhiều phương pháp nghiên cứu cấu trúc rừng khác nhau tùy theo mục tiêu nghiên cứu nào đó Tuy nhiên, nhìn chung lại có hai hướng chính để mô tả cấu trúc rừng là theo định tính và theo định lượng

Từ P.W Richards, Thái Văn Trừng đến M.Forster, B.Rollet việc nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên nhiệt đới vẫn dừng lại ở dạng vẽ phẫu đồ đứng Qua phương pháp đó, các tác giả đã cố gắng đem lại cho người đọc một hình tượng đặc sắc về cấu trúc đứng Phương pháp này tỏ ra hiệu quả và được

sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay Nhưng phương pháp này chưa làm sáng tỏ tính quy luật của nó

Theo G Baur (1961), rừng mưa là một quần xã khép kín tán, bao gồm những cây gỗ về căn bản là ưa ẩm, thường xanh, có là rộng, với hai tầng cây gỗ

và cây bụi hoặc nhiều hơn nữa, cùng các tầng phiến có dạng sống khác nhau - cây bò leo và thực vật phụ sinh Điều này nói lên rừng mưa nhiệt đới có những đặc trưng nhất định về thành phần loài cây gỗ chịu ẩm, nhiều tầng tán và các dạng sống khác rất phức tạp trong một kiểu rừng

Theo quan điểm trên P.W Richards (1968) cho rằng "quần xã thực vật gồm những loài cây có hình dạng khác nhau, dạng sống khác nhau nhưng tạo ra hoàn cảnh sinh thái nhất định và có một cấu trúc bên ngoài và được sắp xếp

một cách tự nhiên và hợp lí trong không gian" Theo ông cách sắp xếp được xem xét theo hướng nằm ngang và hướng thẳng đứng Từ cách sắp xếp này có thể phân biệt các quần xã thực vật khác nhau và có thể mô tả bằng các biểu đồ Phương pháp này có thể nhận diện nhanh một kiểu rừng qua các biểu đồ mặt cắt Trên cơ sở này, các nhà lâm sinh có thể lựa chọn các biện pháp kỹ thuật để điều chỉnh mật độ cây rừng nhằm đưa rừng phát triển ổn định

Cũng theo P.W Richards (1959, 1969, 1970) [50] tổ thành rừng mưa nhiệt đới được chia làm hai loại là rừng mưa hỗn loài và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản Cũng theo tác giả, rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có 3 tầng, trừ tầng cây bụi và tầng cây cỏ) Trong rừng mưa nhiệt đới, ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loại thân thảo, còn có nhiều loại dây leo cùng nhiều loại thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành

Phân tích bản chất sinh thái của mỗi hệ thực vật, thì từ đầu thế kỉ 19, Humboldt và Grinsebach đã sử dụng dạng sinh trưởng của các loại cây chiếm

ưu thế và kiểu môi trường sống của chúng để biểu thị cho các nhóm thực vật Phương pháp này được các nhà sinh thái học Warming (1904) và Raunkiaer (1934) tiếp tục phát triển Đặc biệt hệ thống của Raunkiaer về sắp xếp các loài của hệ thực vật vào một nhóm dạng sống nhất định vẫn được sử dụng rộng rãi hiện nay Cơ sở phân chia dạng sống của ông là sự khác nhau về khả năng thích nghi của thực vật qua thời gian bất lợi trong năm Từ tổ hợp các dấu hiệu thích nghi, Raunkiaer chỉ chọn một dấu hiệu là vị trí của chồi nằm ở đâu trên mặt đất trong suốt thời gian bất lợi trong năm Raunkiaer đã chia 5 nhóm dạng sống cơ bản:

1 Phanerophytes (Ph): Nhóm cây có chồi trên mặt đất

2 Chamaetophytes (Ch): Nhóm cây có chồi sát mặt đất

3 Hemicryptophytes (Hệ): Nhóm cây có chồi nửa ẩn

4 Cryptophytes (Cr): Nhóm cây có chồi ẩn

5 Therophytes (Th): Nhóm cây sống một năm

Với kiểu phân chia dạng sống này có ý nghĩa quan trọng trong việc phân biệt được các kiểu thảm thực vật ở vùng ôn đới, đó là kết quả tác động tổng hợp của các yếu tố môi trường tạo nên Tuy nhiên đối với rừng nhiệt đới rất khó áp dụng

Theo Assmann (1968) "Một rừng cây là tổng thể các cây rừng sinh trưởng và phát triển trên một diện tích tạo thành một hoàn cảnh nhất định và có một cấu trúc bên ngoài cũng như bên trong, khác biệt với diện tích rừng khác" (dẫn theo Trần Mạnh Cường, 2004) Với cách nhìn nhận này thì một kiểu rừng phải có đầy đủ số lượng cây rừng nhất định để tạo ra tầng tàn, diện mạo nhằm phân biệt với một rừng cây khác

Khi đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng Kraft (1984), đã chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp sinh trưởng hoặc cấp "ưu thế" và cấp "chèn ép" Các chỉ tiêu mà Kraft sử dụng là: Vị trí tán cây trong tán rừng (chiều cao),

độ lớn và hình dáng tán lá,khả năng ra hoa, tình trạng sinh lực Mọi chi tiêu có một hệ thống tiêu chuẩn để nhận biết và đánh giá (Stephen va ctv, 1986) Phương pháp này phản ánh được tình hình phân hóa cây rừng rõ ràng trong các lớp không gian, chiều cao của các cấp so với chiều cao trung bình Những giải pháp này chỉ áp dụng cho rừng trồng đồng tuổi có sự cạnh tranh về không gian dinh dưỡng ở cùng loại cây, cùng tuổi Rừng tự nhiên có cấu trúc phức tạp có nhiều thế hệ tuổi khác nhau nên khó áp dụng

Như vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu về tăng thu thường đưa ra những nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính cơ giới nên chưa phản ánh được sự phân tầng của rừng tự nhiên nhiệt đới

Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ thông tin, tin học đóng vai trò quan trọng và hỗ trợ các nhà nghiên cứu trong thống kê toán học

và mô hình hóa cấu trúc rừng; xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố điều tra rừng Các công trình nghiên cứu nhiều nhất là nghiên cứu cấu trúc về không

Mayer đã xây dựng rừng chuẩn với phương pháp hồi quy để tính toán cho chu kì khai thác ổn định số cây và cấp đường kính Richards trong quyển

"Rừng mưa nhiệt đới" cũng đề cập đến phân bố theo cấp đường kính, ống cho

đó là là một phân bố đặc trưng của rừng tự nhiên hỗn loại Trong quyển "Hệ sinh thái rừng nhiệt đới" mà FAO xuất bản gần đây tác giả cũng xét phân bố số cây theo cấp đường kính Theo quan điểm của Richards, Wenk đã nghiên cứu thân cây theo kích cỡ và đồng hóa với một số dạng phân bố lý thuyết để sử dụng trong tính toán quy hoạch rừng; Rollet đã dành một chương quan trọng để xác lập phương trình hồi quy số cây - đường kính (dẫn theo Nguyễn Văn Trương, 1983)

Các tác giả này đã xây dựng được các phương trình hồi quy cho các kiểu rừng khác nhau (số cây theo đường kính) Từ các nhân tố điều tra có thể suy ra được các biến số khác thông qua phương trình hồi quy Đây là cơ sở quan trọng

để ứng dụng trong điều chế rừng góp phần tìm ra một số kết luận bổ ích cho công tác lâm sinh hướng vào mục tiêu xây dựng và nâng cao vốn rừng về lượng

và chất

Theo Prodan (1952) nghiên cứu quy luật phân bố rừng theo đường kính D1.3 có liên hệ với giai đoạn phát dục và các biện pháp kinh doanh Theo tác giả, sự phân bố số cây theo đường kính có giá trị đặc trưng nhất cho rừng, đặc biệt là rừng hỗn loài, nó phản ánh các đặc điểm lâm sinh của rừng (dẫn theo Trần Mạnh cường, 2007) Phân bố cây rừng tự nhiên mà ông xác định đã được kiểm chứng ở rất nhiều nơi trên thế giới Đó là phân bố số cây theo cấp đường kính của rừng tự nhiên có một đỉnh lệch trái Số cây tập trung nhiều ở cấp đường kính nhỏ do có nhiều loài cây khác nhau và nhiều thế hệ cùng tồn tại trong một kiểu rừng Nếu xét về một loài cây, do đặc tính sinh thái nên lớp cây

kế cận (cây nhỏ) bao giờ cũng nhiều hơn lớp cây lớn đó quy luật cạnh tranh không gian dinh dưỡng và đào thải tự nhiên; những nơi thuận lợi trong rừng cây mới vươn lên để tồn tại và phát triển

Còn phân bố số cây theo cấp chiều cao, rừng tự nhiên thường có quy luật nhiều đỉnh do có nhiều thế hệ cùng tồn tại và đặc tính di truyền của một số loại cây rừng chỉ lớn đến một kích cỡ nhất định nào đó sẽ không lớn nữa Đồng thời, việc phân bổ nhiều đình cũng là kết quả của việc khai thác chọn không đúng quy tắc để lại

1.2.1.2 Những nghiên cứu về tái sinh rừng

Tái sinh rừng là một quá trình sinh học diễn ra liên tục và mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng Sự xuất hiện của cây non của các loại cây đang phát triển dưới tán rừng, lỗ trống trong rừng sâu khai thác chọn, sau phát nương làm rẫy Vai trò quan trọng của lớp cây tái sinh này là nguồn thay thế cho lớp cây

đa già cỗi, là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của rừng

Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu thì hiệu quả tái sinh rừng là xác định được mật độ tái sinh, chất lượng cây tái sinh (cây triển vọng), tổ thành loài

và phân bố của cây tái sinh Sự tương đồng hay khác biệt trong tổ thành loài cây tái sinh với tổ thành loài cây gỗ đã được nhiều nhà khoa học quan tâm (Mibbre-ad, 1930; Richards, 1952; Baur G.N,1964; Rollet, 1969) Do tính phức tạp về tổ thành loài cây, trong đó chỉ có một số loại cây có giá trị nên trong thực tiễn người ta chỉ khảo sát những loại cây có ý nghĩa nhất định

Quá trình tái sinh rừng tự nhiên diễn ra vô cùng phức tạp và còn ít được quan tâm nghiên cứu Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả của các cách xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loại cây mục đích ở các kiểu rừng Từ đó các nhà làm sinh đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh: Công trình của Walton, A.B Bernard (1954), Jones (1960) với phương thức chất dần tái sinh dưới tán rừng ở Nigiêria và Ghana Nội dung hiệu quả của từng phương pháp đối với tái sinh rừng đã được G.N Baur (1976) [2] tổng kết trong tác phẩm "Cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng"

Về phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk(1927) với diện tích ở động

đếm thông thường từ 1 đến 4m2 Diện tích ở đong đếm nhỏ thuận lợi trong điều tra nhưng số lượng ô phải đủ lớn mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng Để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên, Barnards (1950) đã

đề nghị một phương pháp "điều tra chuẩn đoán" mà theo đó kích thước ở đong đếm có thể thay đổi tùy theo gia đoạn phát triển của cây tái sinh ở các trạng thái rừng khác nhau

P.W Richards (1952), B Rollet (1974) tổng kết các kết quả nghiên cứu

về sự phân bố số cây tái sinh tự nhiên đã nhận xét: trong các ô kích thước nhỏ (1m × 1m; 1m × 5m) cây tái sinh tự nhiên có dạng phân bố cụm, một số ít có phân bố Poisson Ở Châu Phi trên cơ sở các số liệu thu thập Taylor (1954), Barnard (1955) xác định số lượng cây tái sinh trong rừng nhiệt đới thiếu hụt cần thiết phải bổ sung bằng trong rừng nhân tạo Ngược lại, các tác giả nghiên cứu về tái sinh rừng nhiệt đới Châu Á như Bava (1954), Budowski (1956), Atinot (1965) lại nhận định dưới tán rừng nhiệt đới nói chung có đủ số lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, do vậy các biện pháp làm sinh đề ra cần thiết để bảo vệ và phát triển cây tái sinh có sẵn dưới tán rừng (dẫn theo Nguyễn Duy Chuyên, 1995)

Tác giả H Lamprecht (1969) [67] căn cứ vào nhu cầu ánh sáng của các loại cây trong suốt quá trình sinh sống để phân chia cây rừng nhiệt đới thành các nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bán chịu bóng và nhóm cây chịu bóng G.N Baur (1976) [2] cho rằng, sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hướng đến phát triển của cây mắm ảnh hưởng này thường không rõ ràng và thảm cỏ, cây bụi có ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây tái sinh Ở những quần thụ kín tán, thảm cỏ và cây bụi kém phát triển nhưng chúng vẫn có ảnh hưởng đến cây tái sinh Nhìn chung ở rừng nhiệt đới, tổ thành và mật độ cây tái sinh thường khá lớn nhưng

số lượng loài cây tái sinh thường không nhiều và được chú ý hơn, còn các loài cây có giá trị kinh tế thấp thường ít được nghiên cứu, đặc biệt là đối với tái sinh

ở các trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy

Trong nghiên cứu tái sinh rừng người ta nhận thấy rằng thảm cỏ và cây bụi quả thu nhận ánh sáng, độ ẩm và các nguyên tố dinh dưỡng của tầng đất mặt đã ảnh hưởng xấu đến cây con tái sinh của các loại cây gỗ Những quần thụ kín tán, đất khô và nghèo chất dinh dưỡng khoáng do đó thảm cỏ và cây bụi sinh trưởng và phát triển kém nên ảnh hưởng của nó đến các cây gỗ tái sinh không đáng kể Ngược lại, nhưng lâm phần thưa, rừng đã qua khai thác thì thầm có có điều kiện phát sinh mạnh mẽ Trong điều kiện này chúng là nhân tố gây trở ngại rất lớn cho tái sinh rừng (Xannikov, 1967; Vipper, 1973)

Tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy được một số tác giả nghiên cứu Saldarriaga (1991) nghiên cứu tại rừng nhiệt đới ở Clombia và Venezuela nhận xét: Sau khi bó hoa, số lượng loài thực vật tăng dần từ ban đầu đến rừng thành thục Thành phần của các loại cây trưởng thành phụ thuộc vào tỉ

lệ các loài nguyên thủy mà nó được sống sót từ thời gian đầu của quá trìng tái sinh, thời gian phục hồi khác nhau phụ thuộc vào mức độ, tần số canh tác của khu vực đó (dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000) [1]

Nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy từ 1 - 20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn Độ, Ramakrishnan (1981 - 1982) đã cho biết chỉ số đa dạng loài rất thấp Chỉ số loại ưu thế đạt đỉnh cao nhất ở pha đầu của quá trình diễn thế và giảm dần theo thời gian bỏ hóa

Tóm lại, các kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng trên thế giới cho chúng ta hiểu biết các phương pháp nghiên cứu, quy luật tái sinh tự nhiên ở một số nơi Đặc biệt, sự vận dụng các hiểu biết về các quy luật tái sinh để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý nhằm quản lý tài nguyên rừng một cách bền vững

1.2.2 Ở Việt Nam

1.2.2.1 Những nghiên cứu về cấu trúc rừng

Trong thời kì Pháp thuộc, thực vật rừng nước ta được Lecomte - Nhà thực vật học người Pháp nghiên cứu, công trình của ông đến nay vẫn hết sức

giá trị, đó là bộ sách “Thực vật chí Đông Dương” Một số nhà khoa học Việt Nam tại Viện Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam cũng có các công trình nghiên cứu về thực vật rừng như: Thái Văn Trừng có tập sách “Thảm thực vật rừng Việt Nam”, Đồng Sĩ Hiền với “Lập biểu thể tích và độ thon cây đứng cho rừng Việt Nam”, Nguyễn Văn Trương về “Phương pháp thống kê cây đứng trong rừng hỗn loại”, Trần Ngũ Phương về “Bước đầu nghiên cứu rừng miền Bắc Việt Nam”…

Công trình nghiên cứu về cấu trúc rừng đang lưu ý ở Việt Nam là công trình “Quy luật cấu trúc rừng gỗ hỗn loại” của Nguyễn Văn Trương (1983) Trong đó tác giả đã nghiên cứu cấu trúc của rừng tự nhiên nhiệt đới, cấu truc than cây theo cấp đường kính, cấu trúc thân cây và tổng thiết diện ngang trên mặt đất, cấu trúc của các loài cây gỗ…từ đó đưa ra kết luận và đề xuất các biện pháp xử lý, điều tiết rừng nhằm cừa cung cấp gỗ vừa nuôi dưỡng, tái sinh là cơ

sở để phát triển rừng bền vững ở nước ta

Trong nghiên cứu cấu trúc đứng, Nguyễn Văn Trương đã chia chiều cao cây rừng từ đỉnh cây cao nhất đến đỉnh cây thấp nhất thành các cấp chiều cao, tính số đỉnh tán cây trong từng cấp chiều cao Mô tả phân bố ông có nhận xét: Tuy diện tích tán cây lớp dưới thường nhỏ hơn lớp trên kế tiếp nhưng tổng tán thì rất nhiều đã làm cho diện tích tán lớp dưới cũng rất lớn nên năng lượng ánh sáng mặt trời xuống dưới thấp làm cho cây phát triển kém

Để đảm bảo cho rừng phát triển liên tục trong điều kiện đào thải thì số lượng lớp dưới phải nhiều hơn lớp trên Trong lớp cây dày đặc này cũng có cây già, riêng của nó và những cây trẻ đang sống tạm ở đó sẽ vươn lên Theo nghiên cứu của tác giả các nhà lâm sinh có thể điều tiết khéo léo trong khai thác, thực hiện các giải pháp lâm sinh để thay đổi cấu trúc rừng tự nhiên nhằm tiến tới cấu trúc của rừng chuẩn

Theo xu hướng hiện đại, Nguyễn Văn Trương để khong chỉ dừng lại ở việc chỉ mô tả định tính mà dùng phương pháp toán học để tiếp cận Từ biểu

diễn quy luật tự nhiên của rừng bằng phương pháp định lượng theo mô hình tương quan toán học phù hợp với quy luật sinh trưởng và phát triển của rừng Đây là công trình đầu tiên ở nước ta về nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên hỗn loại bằng phương pháp toán sinh học, góp phần quan trọng và bổ ích trong nghiên cuu, quản lý tài nguyên bền vững có hiệu quả ở nước ta

Phùng Ngọc Lan (1986), cấu trúc rừng là quy luật sp xếp tổ hợp của các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian, cấu trúc rừng bao gồm cả về sinh thái lẫn hình thái quần thể thực vật Nghiên cứu cấu trúc rừng là nội dung quan trọng để phục vụ cho việc áp dụng các giải pháp lâm sinh, lập kế hoạch kinh doanh rừng lâu dài

Vũ Đình Phương (1987) [27] đã đưa ra phương pháp phân chia rừng phục vụ cho công tác điều chế với phân chia theo lô và dựa vào 5 nhân tố: nhóm sinh thái tự nhiên, các giai đoạn phát triển và suy thoái của rừng, khả năng tái tạo rừng bằng con đường tái sinh tự nhiên, đặc điểm về địa hình, thổ nhưỡng với một bảng mã hiệu dùng để tra trong quá trình phân chia

Đối với hệ sinh thái rừng nhiệt đới Việt Nam, Thái Văn Trừng (2000) [44] dựa vào sự ghép nối 2 hệ thống phân loại: hệ thống phân loại đặc điểm cấu trúc ngoại mạo làm tiêu chuẩn và hệ thống phân loại thảm thực vật dựa trên yếu

tố hệ thống thực vật làm tiêu chuẩn đã phân chia thực vật Việt Nam thành 5 nhóm kiểu thảm (gọi là 5 nhóm quần hệ) với 14 kiểu quần hệ (gọi là 14 quần hệ) Mặc dù còn một số điểm cần bàn luận và chỉnh lý bổ sung thêm những bảng phân loại thảm thực vật Việt Nam của Thái Văn Trừng từ bậc quần hệ trở lên gần phù hợp với hệ thống phân loại của UNESCO (1973)

Trần Văn Con (2001) đã sử dụng mô hình Weibull để mô phỏng cấu trúc

số cây theo cấp đường kính của rừng khộp và cho rằng khi rừng còn non thì phần bố giảm, khi rừng càng lớn thứ xu hướng chuyển sang phân bố một đỉnh

và lệch dần từ trái sang phải Tương tự nhận định trên, Lê Cảnh Năm (2007), khi tiến hành nghiên cứu đặc điểm sinh học của loài thông hai lá dẹt (Pinus

Krempfii) tại lâm phần của VQG Bi Doup - Núi Bà, Lâm Đồng đã nêu: phân

bố số cây theo cấp đường kính cho thấy số cây tập trung nhiều nhất ở cấp kính

từ 45 - 85 cm, số cây ở cấp kính 15 cm là 50 cây và giảm xuống còn 37 cây ở cấp kính 35 cm trong khi đó theo lý thuyết thì ở cấp kính 15 thì số lượng cá thể trong lâm phần là 120 cây, điều này cho thấy thế hệ kế cận của loài đang ở mức

độ đáng lo ngại nhưng không đến mức nguy cấp như các nhận định trước đó Ở rừng nhiệt đới nói chung khi bị tác động ở cấp kính càng nhỏ thì số lượng cá thể càng cao để đảm bảo sự kế tục của các thế hệ cây rừng và đảm bảo sự ổn địng quần thể thực vật rừng theo thời gian

Đặng Kim Vui (2002) [46], nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy để làm cơ sở đề xuất giải pháp khoanh nuôi, làm giàu rừng ở huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên đã kết luận: 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 (Poaceae) có số lượng lớn nhất (10 loại), sau đó đến họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) 6 loài, họ Trinh nữ (Mimosaceae) và họ Cà phê (Rubiaceae) mỗi hộ có 4 loài Bốn họ có 3 loài là họ Long não (Lauraceae), Họ cam (Rutaceae), họ Khúc khắc (Smilacaceae) và họ Cỏ roi ngựa (Verbrnaceae) Ngoài ra, cấu trúc trạng thái thảm thực vật cây bụi này có số cá thể trong ô tiêu chuẩn cao nhất nhưng lại có cấu trúc hình thái đơn giản, độ che phủ thấp nhất

75 - 80%, chủ yếu tập trung vào các loại cây bụi

1.2.2.2 Những nghiên cứu về tái sinh rừng

Rừng Việt Nam bị tác động rất khác nhau về cường độ như: khai thác lấy

gỗ trái phép, khai thác chọn không đúng quy trình, phát rừng làm rẫy nên khả năng tái sinh bị xáo trộn lớn Vì thế, vấn đề tái sinh đã được Viện điều tra quy hoạch rừng tiến hành nghiên cứu từ những năm 60 của thế kỷ XX tại một số địa bàn như Quảng Ninh, Yên Bái, Nghệ An, Hà Tĩnh, các kết quả nghiên cứu ban đầu đã được Nguyễn Vạn Thường (1991) [40] tổng kết và kết luận về tình hình tái sinh tự nhiên của một số khu rừng miền Bắc Việt Nam

Trận Ngũ Phương (1970) [25] khi nghiên cứu về kiểu rừng nhiệt đới mưa mùa lá rộng thường xanh đã có nhận xét: "Rừng tự nhiên dưới tác động của con người khai thác hoặc làm nương rẫy lặp đi lặp lại nhiều lần thì kết quả cuối cùng là sự hình thành đất trống đồi núi trọc Nếu chúng ta để thảm thực vật hoang dã tự nó phát triển thì sau một thời gian dài trảng cây bụi, trảng có sẽ chuyển dần lên những dạng thực bì cao hơn thông qua quá trình tái sinh tự nhiên và cuối cùng khí hậu sẽ có thể phục hồi dưới dạng gần giống rừng khí hậu ban đầu"

Theo Thái Văn Trừng (1978) khi nghiên cứu thảm thực vật rừng Việt Nam đã kết luận ánh sáng là nhân tố sinh thái khống chế và điều khiển quá trình tái sinh tự nhiên trong thảm thực vật rừng Nếu các điều kiện khác của môi trường như đất rừng, nhiệt độ, độ ẩm dưới tán rừng thay đổi thì tổ hợp của các cây tái sinh không có sự biến đổi lớn và cũng không diễn thế một cách tuần hoàn trong không gian và theo thời gian mà diễn thế theo phương thức tái sinh

có quy luật nhân quả giữa thực vật và môi trường Do đó, có thể nói rằng tái sinh rừng phụ thuộc nhiều vào nhân tố sinh thái là ánh sáng chiếu xuống tán rừng Các nhân tố nhiệt độ và độ ẩm không ảnh hưởng nhiều nhưng nó cũng là nguyên nhân để cây tái sinh phát triển: Nơi đất ẩm, đất tốt thì cây tái sinh phát triển tốt

Nguyễn Văn Trương (1983) [45] đã nghiên cứu mối quan hệ giữa lớp cây tái sinh với tầng cây gỗ và quy luật đào thải tự nhiên dưới tán rừng

Phùng Ngọc Lan (1984) [19] khi bàn về vấn đề đảm bảo tái sinh trong khai thác rừng đã nêu kết quả tra dặm hạt Lim xanh dưới tán rừng ở lâm trường Hữu Lũng, Lạng Sơn: Ngay từ giai đoạn nảy mầm, bọ xít là nhân tố gây ảnh hưởng đáng kể đến tỉ lệ nảy mầm

Phạm Đình Tam (1987) [30] đã làm sáng tỏ hiện tượng tái sinh lỗ trong ở rừng thứ sinh Hương Sơn, Hà Tĩnh Theo tác giả, 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 Từ đó tác giả đề xuất phương thức khai thác chọn, tái sinh tự nhiên cho đối tượng rừng ở khu vực này

Nhuyễn Duy Chuyên (1988) [11] đã khái quát đặc điểm phân bố của nhiều loại cây có giá trị kinh doanh và biểu diễn bằng các hàm lý thuyết Từ đó làm cơ

sở định hướng các giải pháp lâm sinh cho các vùng sản xuất nguyên liệu

Vũ Tiến Hinh (1991) [16] khi nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên tại Hữu Lũng, Lạng Sơn và vùng Ba Chẽ, Quảng Ninh đã nhận thấy rằng, hệ số tổ thành tính theo % số cây của tầng tái sinh và tầng cây cao có liên quan chặt chẽ với nhau Các loài có hệ số tổ thành ở tầng cây cao càng lớn thì hệ số tổ thành ở tầng tái sinh cũng vậy

Nguyễn Ngọc Lung (1993) và cộng sự khi nghiên cứu về khoanh nuôi và phục hồi rừng đã cho rằng, nghiên cứu quá trình tái sinh phải nắm chắc các yếu

tố môi trường và các quy luật tự nhiên tác động lên thảm thực vật Qua đó xác định các điều kiện cần và đủ để tác động của con người đi đúng hướng, quá trình này gọi là xúc tiến tái sinh tự nhiên

Trần Xuân Thiệp (1995) [38] nghiên cứu sự biến đổi về số lượng và chất lượng cây tái sinh ở các vùng rừng miền Bắc Việt Nam đã kết luận: rừng phục hồi vùng Đông Bắc chiếm 30% diện tích rừng hiện có, lớn nhất so với các vùng khác Khả năng phục hồi hình thành các vườn rừng, trang trại rừng đang phát triển ở các tỉnh trong vùng Rừng Tây Bắc phần lớn là diện tích phục hồi sau nương rẫy, diễn thế rừng ở nhiều vùng xuất hiện nhóm cây ưa sáng chịu hạn hoặc rụng lá, kích thước nhỏ và nhỡ là chủ yếu và nhóm cây lá kim rất khó tái sinh phục hồi trở lại do thiếu lớp cây mẹ

Nguyễn Duy Chuyên (1995) [12] đã nghiên cứu phân bố cây tái sinh theo chiều cao, phân bố tổ thành cây tái sinh, số lượng cây tái sinh ở rừng lá rộng thường xanh hỗn loài vùng Diễn Châu, Nghệ An Dựa trên cơ sở phân tích toán học về phân bố cây tái sinh cho toàn lâm phần, tác giả cho rằng loại rừng trung bình (IIIA2) cây tái sinh tự nhiên theo phân bổ Poisson, ở các loại rừng khác cây tái sinh phân bố theo cụm

Trần Xuân Thiệp (1995) [38] nghiên cứu tái sinh tự nhiên trong rừng chặt chọn ở lâm trường Hương Sơn, Hà Tĩnh đã định lượng các cây tái sinh tự nhiên trong các trạng thái rừng khác nhau Theo tác giả, rừng thứ sinh có số lượng cây tái sinh lớn hơn rừng nguyên sinh Tác giả còn thống kê các cây tái sinh theo 6 cấp chiều cao, cây tái sinh triển vọng có chiều cao h > 1,5m

Trận Ngũ Phương (2000) [26] khi nghiên cứu các quy luật phát triển rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam đã nhấn mạnh quá trình diễn thế thứ sinh của rừng tự nhiên như sau: "Trường hợp rừng tự nhiên có nhiều tầng khi tầng trên già cỗi, tàn lụi rồi tiêu vong thì tầng kế tiếp sẽ thay thế; trường hợp nếu chỉ có một tăng thì trong khi nó già cỗi một lớp cây con tái sinh xuất hiện và sẽ thay thế nó sau khi nó tiêu vong hoặc cũng có thể một thảm thực vật trung gian xuất hiện thay thế, nhưng về sau dưới lớp thảm thực vật trung gian này sẽ xuất hiện một lớp cây con tái sinh lại rừng cũ trong tương lai và sẽ thay thế thảm thực vật trung gian này, lúc bấy giờ rừng cũ sẽ được phục hồi."

Theo Lê Đồng Tấn (1995, 1997, 1998, 1999, 2003) [31, 32, 33] và các cộng sự đã nghiên cứu quá trình phục hồi tự nhiên một số quần xã thực vật sau nương rẫy tại Sơn La Tác giả đã kết luận, mật độ cây tái sinh giảm dần từ chân đồi lên đỉnh đồi, tổ hợp loại cây ưu thế trên ba vị trí địa hình và ba cấp độ dốc

là khác nhau, sự khác nhau chính là tổ thành các loài trong tổ hợp đó

Phạm Ngọc Thường (2001, 2003) [41, 42] nghiên cứu quá trình tái sinh tự nhiên phục hồi sau nương rẫy tại 2 tỉnh Thái Nguyên và Bắc Kạn đã cho thấy khả năng tái sinh của thảm thực vật trên đất rừng còn nguyên trạng có số lượng loài cây gỗ tái sinh nhiều nhất, chỉ số đa dạng loài của thảm cây gỗ khá cao

Lê Ngọc Công (2004) [9] khi nghiên cứu quá trình phục hồi 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

Lương Thị Thanh Huyền (2009) khi nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh trong một số trạng thái thảm thực vật tại vùng đầu nguồn hồ Thác Bà - Yên Bái đã xác định mật độ cây tái sinh ở thảm thực vật phục hồi sau nương rẫy đều tập trung nhiều (2.135 - 2.985 cây/ha) ở cấp chiều cao I (0 - 20cm) và giảm dần ở các cấp chiều cao cao hơn Mật độ cây tái sinh thấp nhất (612 - 875 cây/ha) ở cấp chiều cao V (101 - 130cm)

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

2.1.1 Đặc điểm hệ thực vật và thảm thực vật xã Mỹ Yên

2.1.2 Đặc điểm cấu trúc tổ thành loài và mật độ cây gỗ tái sinh sau nương rẫy 2.1.3 Đặc điểm cấu trúc theo chiều đứng của các quần xã thực tái sinh vật sau nương rẫy

2.1.4 Đặc điểm cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang của các quần xã thực tái sinh vật sau nương rẫy

2.1.5 Đặc điểm tái sinh tự nhiên của các quần xã thực vật sau nương rẫy

2.1.6 Đề xuất một số giải pháp bảo tồn và phục hồi rừng tại địa phương nghiên cứu

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp lý thuyết

Theo quan điểm sinh thái phát sinh quần thể trong thảm thực vật rừng nhiệt đới của Thái Văn Trừng (1978) Đề tài sử dụng phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn đại diện ở trạng thái thảm thực vật sau nương rẫy ở khu vực nghiên cứu, số liệu đảm bảo tính đại diện, khách quan và chính xác Đồng thời đề tài

sử dụng các phương pháp phân tich số liệu truyền thống, phương pháp kế thừa các tư liệu, số liệu có liên quan

2.2.2 Phương pháp điều tra ngoài thực địa

Sử dụng phương pháp kế thừa có chọn lọc trong thu thập số liệu cơ bản

về điều kiện tự nhiên, dân sinh, kinh tế - xã hội tại khu vực nghiên cứu Phỏng vấn và thu thập các thông tin từ các cơ quan chức năng như: Hạt kiểm lâm huyện Đại Từ, Phòng Nông Nghiệp huyện Đại Từ, UBND xã Mỹ Yên Các tài liệu thu thập bao gồm:

- Tài liệu về điều kiện tự nhiên

- Tài liệu về dân sinh, kinh tế - xã hội

- Bản đồ tài nguyên rừng

- Các tài liệu báo cáo có liên quan

2.2.2.1 Xác định tuyến điều tra và ô tiêu chuẩn

a) Tuyến điều tra

Dựa trên cơ sở bản đồ địa hình của khu vực, hồ sơ quản ly rừng của xã

Mỹ Yên - Huyện Đại Từ - Tỉnh Thái Nguyên và các tài liệu thu thập được chúng tôi lập tuyến điều tra Các tuyến điều tra có hướng vuông góc với đường đồng mức chính và được đánh dấu trên bản đồ Chiều rộng của tuyến điều tra là 4m Khoảng cách giữa các tuyến điều tra là 100m

Quan sát tất cả các loài đã gặp trên tuyến điều tra và xác định tên loài (tên khoa học hay tên địa phương) Thống kê thành phần dạng sống theo Raunkiaer (1934) Những loài chưa xác định được tên lấy mẫu mang về phòng thí nghiệm phân tích

b) Điều tra chi tiết theo ô tiêu chuẩn

Để mô tả một quần xã thực vật, số liệu cần phải được thu thập trên một

số ô tiêu chuẩn có diện tích đủ lớn Việc áp dụng phương pháp điều tra theo ô tiêu chuẩn đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới cũng như ở trong nước

Dọc theo tuyến điều tra chúng tôi bố trí các ô tiêu chuẩn, diện tích các ô tiêu chuẩn tùy thuộc vào loại thảm thực vật Đối với rừng thứ sinh, diện tích mỗi ô tiêu chuẩn là 400m2

(20m 20m), đối với thảm cây bụi là 100m2

(4m 4m) và đối với thảm cỏ là 4m2

(2m 2m)

Trong các ô tiêu chuẩn bố trí các ô dạng bản nằm trên các đường chéo, các đường vuông góc với các cánh sao cho tổng diện tích các ô dạng bản đạt từ 1/3 diện tích ô tiêu chuẩn trở lên Ngoài ra dọc 2 bên tuyến cũng đặt các ô dạng bản phụ để thu thập số liệu bổ sung

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí các ô dạng bản trong OTC

Tại các OTC thống kê các thông tin về thành phần loài, dạng sống, chiều cao vút ngọn (Hvn), đường kính thân cây ngang ngực (D1.3) và độ phủ (%) vào phiếu điều tra gồm: Tên loài cây tái sinh, số lượng cây tái sinh

Đo đếm toàn bộ những cây có Hvn từ 4m trở xuống bằng sào có chia vạch đến 0,1m, đối những cây cao trên 4m được đo bằng kích thước Blumeleiss theo nguyên tắc lượng giác

Đo D1.3 : Với cây có đường kính từ 2,5 cm đến 20 cm đo trực tiếp bằng thước kẹp với độ chính xác 0,1cm Các cây có đường kính >20cm đo chu vi bằng thước dây Sau đó tra bảng tương quan đường kính - chu vi để tính đường kính tương ứng

* Mật độ cây tái sinh tính theo công thức:

N / ha = n 10.000

S

Trong đó:

+ n: Tổng số cá thể của loài trong các ô tiêu chuẩn

+ S: Tổng diện tích các ô tiêu chuẩn (ha)

* Tỷ lệ tổ thành loài cây (n % ) đƣợc tính theo công thức (2-2)

% ni 100

n

m

Trong đó: ni là tổng số cây của một loài trong một giai đoạn

m là tổng số loài cây trong một giai đoạn

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

* Hệ số tổ thành loài cây (H) đƣợc tính theo công thức (2-3)

H ni 10

m

Trong đó: ni là tổng số cây của một loài trong một giai đoạn

m là tổng số loài cây trong một giai đoạn

10 là hệ số tổ thành được tính theo phần mười

* Nghiên cứu quy luật phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang (phân bố khoảng cách từ một điểm ngẫu nhiên đến các cây lân cận)

Ứng dụng phương pháp ô 6 cây của Thomasius, mỗi kiểu thảm thực vật chọn

36 vị trí ngẫu nhiên đến 6 cây gần nhất Khi đó trong phân bố Poisson được phép sử dụng tiêu chuẩn U (Phân bố chuẩn) của Clark và Evans để đánh giá khi dung lượng mẫu đủ lớn Qua đó dự đoán được đặc điểm giai đoạn phát triển của quần xã thực vật trong khu vực nghiên cứu

+ r là giá trị trung bình khoảng cách của n lần quan sát,

+ là mật độ cây tái sinh trên một đơn vị diện tích (cây / m2), + n là số lần quan sát

Nếu:

+ U -1,96 thì tổng thể cây tái sinh có dạng phân bố theo cụm

+ U 1,96 thì tổng thể cây tái sinh có dạng phân bố ngẫu nhiên + U > 1,96 thì tổng thể cây tái sinh có dạng phân bố cách đều

* Đánh giá chất lƣợng cây tái sinh: Cây tái sinh dược đánh giá theo 3

cấp là: cây tốt, cây trung bình và cây xấu Cây tốt là cây không cụt ngọn, sinh trưởng phát triển tốt, không sâu bệnh và thân cây thẳng Cây xấu là cây cụt ngọn, sinh trưởng và phát triển kém Còn lại là cây trung bình

* Xác định nguồn gốc cây tái sinh (từ hạt hay chồi)

* Xác định độ che phủ: bằng mắt thường và tính theo tỉ lệ phần trăm

diện tích đất bị thảm thực vật che phủ Độ nhiều của thảm tươi, cây bụi xác định theo tiêu chuẩn của Drude

Soc Thực vật mọc rộng khắp che phủ 75 - 100 % diện tích

Cop 3 Thực vật mọc rộng khắp che phủ 50 - 70 % diện tích

Cop 2 Thực vật mọc rộng khắp che phủ 25 - 50 % diện tích

Cop 1 Thực vật mọc rộng khắp che phủ 5 - 25 % diện tích

Sp Thực vật mọc rộng khắp che phủ 5 diện tích trở xuống

2.2.2.2.Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

Sử dụng phần mềm chương trình Excel để thiết lập các công thức xử lý

số liệu thu được theo phương pháp toán thống kê Các chỉ số đặc trưng cho quần hợp cây gỗ sẽ được tính toán bằng chương trình chuyên dụng xử lý số liệu

ô tiêu chuẩn F-Structure A&S (Nguyễn Văn Sinh, 2004) Chương trình này cho

ra các thông tin sau:

- Phân bố số loài, số cây theo các nhóm đường kính: Sơ loại và số cây được tính theo các nhóm đường kính: 0 - 2.25 cm; 2.25 - 2.75 cm; 2.75 - 3.25 cm, kết quả được thể hiện bằng đồ thị

- Phân bố số loài, số cây theo các nhóm chiều cao: số loài và số cây được tính theo các nhóm chiều cao: 0 - 2 m; 2 - 4 m; 4 - 6 m, kết quả được thể hiện bằng đồ thị

- Phân bố số loài theo các nhóm tần số xuất hiện: Tần số xuất hiện ở đây

là tần số xuất hiện tuyệt đối của loài, là tỉ lệ phần trăm số ổ tiêu chuẩn có đại diện của loài đó trên tổng số tiêu chuẩn đã điều tra Số loài được tính cho 5 nhóm tần số: 1 - 20%; 20 -40%; 40 - 60%; 60 - 80%; 80 -100%

- Các chỉ số đa dạng cho các quần xã rừng tái sinh tự nhiên

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng

Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học của quần hợp cây gỗ rừng: Có rất

nhiều chỉ số đánh giá sự đa dạng sinh học của quần xã thực vật được các tác giả

đề xuất như: chỉ số Shannon (Magurran, 1988), chỉ số Simpson (Simpson, 1949), chỉ số McIntosh (McIntosh, 1967) Trong đề tài chúng tôi sử dụng chỉ

số Shannon để đánh giá tính đa dạng của các quần hợp cây gỗ đã nghiên cứu vì chỉ số này đánh giá tổng hợp cả độ đa dạng loài và độ đa dạng trong loài:

+ s là số loài trong quần hợp

+ n i là số cá thể loại thứ i trong quần hợp

+ N là tổng số cá thể trong quần hợp

2.2.4 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm tái sinh rừng

a) Chỉ số đa dạng cây tái sinh:

Cùng tôi sử dụng chỉ số Shannon dễ đáng giá tính đa dạng cây tái sinh trong trạng thái rừng nghiên cứu:

+ s là số loài trong quần hợp

+ n i là số cá thể loại thứ i trong quần hợp

+ N là tổng số cá thể trong quần hợp

b) Hệ số tổ thành cây tái sinh:

Xác định tỉ lệ tổ thành và hệ số tổ thành của từng loại theo công thức sau: %

n n

+ n% j 5% thì loại j được tham gia vào công thức tổ thành

+ n% j < 5% thì loại j không được tham gia vào công thức tổ thành

Hệ số tổ thành:

10

i i

n K

N

Trong đó:

+K i là hệ số tổ thành loài thứ i

+n i là số lượng cá thể loại i

c) Mật độ cây tái sinh:

Là chỉ tiêu biểu thị số lượng cây tái sinh trên một đơn vị diện tích, được xác định theo công thức

N / ha = n 10.000

S

Trong đó:

+ n: Tổng số cá thể của loài trong các ô tiêu chuẩn

+ S: Tổng diện tích các ô tiêu chuẩn (m2)

d) Chất lượng cây tái sinh:

Tính tỉ lệ % cây tái sinh, trung bình, hoặc xấu theo công thức:

% n 100

N

N

Trong đó:

+ N% là tỉ lệ phần trăm tốt, trung bình, hoặc xấu

+ n là tổng số cây tốt, trung bình, hoặc xấu

+ N là tổng số cây tái sinh

e) Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao:

Thống kê cây tái sinh theo các cấp chiều cao: h 2.25m; 2.25 - 2.75m; 2.75 - 3.25m; 3.25 - 3.75m Vẽ biểu đồ biểu diễn số lượng cây tái sinh theo cấp chiều cao

f) Phân bố cây tái sinh:

Để nghiên cứu sự phân bố cây tái sinh trên bề mặt đất rừng chúng tôi sử dụng công thức của Poisson khi lượng mẫu đủ lớn (n >= 30) Công thức tính U như sau:

Trong đó:

+ r là giá trị trung bình khoảng cách của n lần quan sát,

+ là mật độ cây tái sinh trên một đơn vị diện tích (cây / m2),

+ n là số lần quan sát

Nếu:

+ U -1,96 thì tổng thể cây tái sinh có dạng phân bố theo cụm

+ U 1,96 thì tổng thể cây tái sinh có dạng phân bố ngẫu nhiên

+ U > 1,96 thì tổng thể cây tái sinh có dạng phân bố cách đều

2.2.5 Phương pháp phân tích mẫu vật

* Xác định tên loài cây: Theo cuốn cây cỏ Việt Nam của Phạm Hoàng

Hộ (1991 -1993)[39], Tên cây rừng Việt Nam của Nguyễn Nghĩa Thìn (2000)

* Xác định dạng sống theo 5 nhóm dạng sống của Raunkiaer(1934)

1 Phanerophytes (Ph): Nhóm cây có chồi trên mặt đất

2 Chamaetophytes (Ch): Nhóm cây có chồi sát mặt đất

3 Hemicryptophytes (Hệ): Nhóm cây có chồi nửa ẩn

4 Cryptophytes (Cr): Nhóm cây có chồi ẩn

5 Therophytes (Th): Nhóm cây sống một năm

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ, XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1 Điều kiện tự nhiên

3.1.1 Vị trí địa lí

Đại Từ là một huyện miền núi nằm phía Tây Bắc của tỉnh Thái Nguyên cách thành phố Thái Nguyên 25km

Tọa độ địa lý từ 21°30′ đến 21°50′ vĩ bắc và từ 105°32′ đến 105°42′ kinh đông

+Phía Bắc giáp với huyện Định Hóa

+ Phía Đông Nam giáp với huyện Phổ Yên và thành phố Thái Nguyên + Phía tây giáp với tỉnh Tuyên Quang và tỉnh Vĩnh Phúc

+ Phía Nam giáp với tỉnh Vĩnh Phúc

Hình 3.1 Bản đồ vị trí địa lí huyện Đại Từ

- Phía Bắc có dãy núi Hồng và núi Chúa

- Phía Đông là dãy núi Pháo, độ cao trung bình 150 - 300m

- Phía Nam là dãy núi Thằn Lằn thấp dần từ Bắc xuống Nam

Nhìn chung địa hình huyện Đại Từ, cùng với khí hậu, đất đai phù hợp với nhiều loại cây nông, lâm nghiệp

3.1.3 Khí hậu - Thủy văn

Huyện Đại Từ có nền chung của khí hậu vùng miền 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 khí hậu vùng nghiên cứu là khi 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 như sau:

- Chế độ nhiệt: Nhiệt độ không khí bình quân là 21,5° C, nhiệt độ tối thấp tuyệt đối là 3° C, nhiệt độ cao nhất tuyệt đối là 42,6° C

- Số giờ nắng trung bình năm là 1.460 giờ, nam cao nhất là 1.770 giờ, năm thấp nhất là 1.370 giờ

- Chế độ ẩm:

+ Lượng mưa trung bình năm là 1750 mm, cao nhất tới 2450 mm, thấp nhất là 1250 mm Lượng mưa phân bố không đều, từ tháng 4 đến tháng 9 lượng mưa chiếm tới 84% tổng lượng mưa của cả năm, ngày mưa lớn nhất có thể tới

300 mm Từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, lượng mưa thấp chiếm 16% lượng mưa cả năm Các tháng có lượng mưa 10 - 20 mm là tháng 12, tháng 1 và