BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐỖ KHẮC HÙNG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG THẢM THỰC VẬT VÀ QUÁ TRÌNH PHỤC HỒI RỪNG TỰ NHIÊN Ở HUYỆN VỊ XUYÊN, TỈNH HÀ GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐỖ KHẮC HÙNG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG THẢM THỰC VẬT VÀ QUÁ TRÌNH PHỤC HỒI RỪNG TỰ NHIÊN Ở HUYỆN VỊ XUYÊN, TỈNH HÀ GIANG Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 62 42 01 20 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Lê Ngọc Công 2. GS. TSKH. Trần Đình Lý LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận án Đỗ Khắc Hùng ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS. Lê Ngọc Công, người hướng dẫn thứ nhất; GS.TSKH. Trần Đình Lý, người hướng dẫn thứ hai đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo Khoa Sinh-KTNN, Phòng đào tạo Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên; Các cơ quan đơn vị: phòng Động vật đất (Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật), phòng Di truyền Vi sinh (Viện Công nghệ Sinh học), phòng Khoa học và Kỹ thuật phân tích (Viện Hóa học), Ban Giám hiệu Trường THPT Việt Lâm, Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Sư phạm Hà Giang, Lãnh đạo Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hà Giang, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Hà Giang, Hạt Kiểm lâm huyện Vị Xuyên, Hạt Kiểm lâm Khu bảo tồn thiên nhiên Tây Côn Lĩnh; Cán bộ và nhân dân địa phương đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp, đó là nguồn cổ vũ, động viên to lớn để tôi hoàn thành công trình này. Tác giả luận án Đỗ Khắc Hùng iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt iv Danh mục các bảng v Danh mục các hình vi MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 3. Phạm vi nghiên cứu 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 5. Những đóng góp mới của luận án 3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Một số khái niệm liên quan 4 1.1.1. Khái niệm thảm thực vật 4 1.1.2. Khái niệm tái sinh rừng 5 1.1.3. Khái niệm về phục hồi rừng tự nhiên 6 1.2. Những nghiên cứu về phân loại thảm thực vật 6 1.2.1. Các nguyên tắc phân loại thảm thực vật 6 1.2.2. Một số hệ thống phân loại thảm thực vật trên thế giới và ở Việt Nam 10 1.3. Những nghiên cứu về tái sinh, diễn thế và phục hồi rừng 15 1.3.1. Những nghiên cứu về tái sinh 15 1.3.2. Những nghiên cứu về diễn thế 21 1.3.3. Những nghiên cứu về phục hồi rừng 25 1.4. Những nghiên cứu về ảnh hưởng qua lại giữa thảm thực vật và đất 31 1.4.1. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của đất tới thảm thực vật 31 1.4.2. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất 32 iv 1.4.3. Những nghiên cứu về tác dụng cải tạo đất của thảm thực vật 35 1.5. Những công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài ở tỉnh Hà Giang 37 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1. Đối tượng nghiên cứu 38 2.2. Nội dung nghiên cứu 38 2.3. Thời gian nghiên cứu 38 2.4. Phương pháp nghiên cứu 38 2.4.1. Phương pháp luận 38 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể 39 Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 46 3.1. Điều kiện tự nhiên 46 3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới 46 3.1.2. Địa hình 46 3.1.3. Khí hậu 48 3.1.4. Thủy văn 51 3.1.5. Đá mẹ, thổ nhưỡng 52 3.1.6. Tài nguyên thiên nhiên 53 3.2. Điều kiện kinh tế, xã hội 54 3.2.1. Điều kiện kinh tế 54 3.2.2. Điều kiện xã hội 55 3.3. Đánh giá chung về thuận lợi và khó khăn của khu vực nghiên cứu 57 3.3.1. Thuận lợi 57 3.3.2. Khó khăn 59 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 61 4.1. Hiện trạng thảm thực vật ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 61 4.1.1. Hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 61 4.1.2. Hiện trạng thảm thực vật ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 62 4.1.3. Các nguyên nhân làm suy thoái rừng ở huyện Vị Xuyên tỉnh Hà Giang 78 v 4.2. Những thay đổi các yếu tố chủ yếu trong quá trình diễn thế đi lên từ thảm cỏ đến thảm cây bụi thấp, thảm cây bụi cao và đến rừng thứ sinh ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 83 4.2.1. Đặc điểm các kiểu thảm thực vật nghiên cứu 83 4.2.2. Sự thay đổi về thành phần thực vật trong các kiểu thảm thực vật 85 4.2.3. Sự thay đổi số lượng các loài cây trong các kiểu thảm thực vật 86 4.2.4. Sự thay đổi mật độ, phẩm chất và nguồn gốc cây tái sinh trong các kiểu thảm thực vật 89 4.2.5. Sự thay đổi về cấu trúc quần xã trong kiểu thảm thực vật 90 4.2.6. Sự thay đổi về tốc độ sinh trưởng của các loài cây gỗ chính 94 4.2.7. Sự thay đổi đặc điểm phẫu diện đất trong các kiểu thảm thực vật 96 4.2.8. Mức độ xói mòn đất 98 4.2.9. Sự thay đổi về một số tính chất vật lý của đất trong các kiểu thảm thực vật 99 4.2.10. Sự thay đổi một số tính chất hoá học cơ bản của đất trong các kiểu thảm thực vật 102 4.2.11. Sự thay đổi của vi sinh vật đất trong các kiểu thảm thực vật 109 4.2.12. Sự thay đổi thành phần, số lượng và phân bố của động vật đất trong các kiểu thảm thực vật 115 4.3. Đánh giá khả năng và đề xuất một số giải pháp phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 121 4.3.1. Đánh giá khả năng phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 121 4.3.2. Đề xuất một số giải pháp phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 122 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 126 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO 129 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT VIẾT TẮT GIẢI NGHĨA 1 D 1,3 Đường kính ngang ngực 2 ĐVT Đơn vị tính 3 H vn Chiều cao vút ngọn 4 KVNC Khu vực nghiên cứu 5 OTC Ô tiêu chuẩn 6 ODB Ô dạng bản 7 OĐV Ô định vị 8 RTS Rừng thứ sinh 9 TC Thảm cỏ 10 TCBC Thảm cây bụi cao 11 TCBT Thảm cây bụi thấp 12 TĐT Tuyến điều tra 13 TTV Thảm thực vật 14 VSV Vi sinh vật v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Hệ thống phân loại thảm thực vật của Braun - Blanquet 7 Bảng 3.1: Khí hậu huyện Vị Xuyên giai đoạn 2010-2012 49 Bảng 4.1: Hiện trạng đất lâm nghiệp theo 3 loại rừng của huyện Vị Xuyên 61 Bảng 4.2: Sự phân bố của các taxon thực vật ở KVNC 73 Bảng 4.3: Số lượng họ, chi và loài trong ngành Mộc lan ở KVNC 74 Bảng 4.4: Các họ thực vật có từ 10 loài trở lên ở KVNC 75 Bảng 4.5: Các chi thực vật có từ 4 loài trở lên ở KVNC 76 Bảng 4.6: Danh lục các loài thực vật quý hiếm ở KVNC 77 Bảng 4.7: Thống kê các loại lâm sản bị tịch thu do khai thác trái phép 79 Bảng 4.8: Các loại lâm sản đã khai thác ở huyện Vị Xuyên (2010 – 2013) 81 Bảng 4.9: Số vụ cháy rừng và mức độ thiệt hại ở huyện Vị Xuyên (2005-2012) 82 Bảng 4.10: Số lượng các loài, chi và họ ở các kiểu thảm thực vật 85 Bảng 4.11: Thay đổi về số lượng loài/OTC trong các kiểu thảm thực vật 87 Bảng 4.12: Biến động về số loài cây ở các kiểu thảm thực vật 87 Bảng 4.13: Mật độ, phẩm chất và nguồn gốc cây gỗ tái sinh ở các kiểu thảm thực vật 89 Bảng 4.14: Phân bố chiều cao (m) của cây gỗ ở các kiểu thảm thực vật 91 Bảng 4.15: Phân bố cấp đường kính (D1,3) của cây gỗ ở các kiểu thảm thực vật 93 Bảng 4.16: Tốc độ tăng trưởng về chiều cao của một số loài cây gỗ chính 94 Bảng 4.17: Tốc độ tăng trưởng về đường kính của một số loài cây gỗ chính 95 Bảng 4.18: Mức độ xói mòn đất ở các kiểu thảm thực vật 99 Bảng 4.19: Một số tính chất lý học của đất ở các kiểu thảm thực vật 100 Bảng 4.20: Một số tính chất hoá học của đất ở các kiểu thảm thực vật 102 Bảng 4.21: Sự thay đổi mật độ của các nhóm VSV đất ở các kiểu thảm thực vật (2011 - 2013) 110 Bảng 4.22: Sự thay đổi mật độ của các nhóm VSV đất theo chức năng ở các kiểu thảm thực vật (2011 - 2013) 111 Bảng 4.23: Thành phần vi sinh vật đất ở các kiểu thảm thực vật 113 Bảng 4.24: Thành phần loài và độ phong phú của Giun đất ở các kiểu thảm thực vật 117 Bảng 4.25: Độ phong phú của các nhóm Mesofauna khác ở các kiểu thảm thực vật 119 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Sơ đồ bố trí ODB 40 Hình 3.1. Bản đồ hành chính huyện Vị Xuyên 47 Hình 3.2: Sự thay đổi nhiệt độ theo năm 48 Hình 3.3: Sự thay đổi lượng mưa theo năm 50 Hình 3.4: Sự thay đổi độ ẩm theo năm 50 Hình 3.5: Sự thay đổi số giờ nắng theo năm 51 Hình 4.1: Gỗ Nghiến bị khai thác trái phép ở xã Phong Quang huyện Vị Xuyên 80 Hình 4.2: Những cây Nghiến được cắt thành thớt để bán qua biên giới 80 Hình 4.3: Tỷ lệ (%) loài, chi, họ ở các kiểu thảm thực vật 85 Hình 4.4: Phân bố của cây gỗ theo cấp chiều cao ở các kiểu thảm thực vật 91 Hình 4.5: Sự phân bố của cây gỗ theo cấp đường kính ở các kiểu thảm thực vật 93 Hình 4.6: Độ pH KCl trong đất ở các kiểu thảm thực vật 103 Hình 4.7: Hàm lượng đạm tổng số (%) trong đất ở các kiểu thảm thực vật 104 Hình 4.8: Hàm lượng mùn trong đất ở các kiểu thảm thực vật 105 Hình 4.9: Hàm lượng lân dễ tiêu trong đất ở các kiểu thảm thực vật 106 Hình 4.10: Hàm lượng kali dễ tiêu trong đất ở các kiểu thảm thực vật 107 Hình 4.11: Hàm lượng Ca 2+ trong đất ở các kiểu thảm thực vật 108 Hình 4.12: Hàm lượng Mg 2+ trong đất ở các kiểu thảm thực vật 109 [...]... trình nào nghiên cứu về khả năng tái sinh và phục hồi rừng tự nhiên Xuất phát từ những lý do như trên chúng tôi lựa chọn đề tài: Nghiên cứu hiện trạng thảm thực vật và quá trình phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 2 Mục tiêu nghiên cứu Xác định và phân tích được một số đặc điểm của các kiểu thảm thực vật ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang Làm sáng tỏ sự khác biệt về tính chất vật lý,... vi sinh vật và động vật đất của các kiểu thảm thực vật khác nhau làm cơ sở đề xuất các biện pháp phục hồi rừng ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 3 Phạm vi nghiên cứu - Về thực vật và môi trường đất: Nghiên cứu các kiểu thảm thực vật cây lá rộng trên núi đất, hệ thực vật bậc cao có mạch và môi trường đất dưới các kiểu thảm thực vật nghiên cứu - Về nguyên nhân gây suy thoái rừng: Tập trung nghiên cứu những... rừng hiện nay chủ yếu là rừng non, rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên Quá trình phục hồi rừng tự nhiên có thể trải qua các giai đoạn khác nhau và phụ thuộc vào điều kiện khác nhau ở từng vùng Ở huyện Vị Xuyên quá trình phục hồi thảm thực vật cũng có xu hướng phát triển qua các giai đoạn từ thảm cỏ đến thảm cây bụi thấp, thảm cây bụi cao và rừng thứ sinh Tuy nhiên, đến nay ở huyện Vị Xuyên chưa có công trình. .. và thiết bị hạn chế 3 4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4.1 Về lý luận Bằng những dẫn liệu khoa học đã làm sáng tỏ quy luật tái sinh và diễn thế đi lên phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang Góp phần làm sáng tỏ mối quan hệ giữa thảm thực vật với các yếu tố của môi trường đất trong quá trình phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 4.2 Về thực tiễn Trên cơ sở... sở nghiên cứu quá trình tái sinh và diễn thế tự nhiên của các kiểu thảm thực vật, đề xuất một số giải pháp nhằm phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang đạt hiệu quả cao Kết quả của luận án cung cấp những dẫn liệu phục vụ cho hoạt động giảng dạy và nghiên cứu chuyên ngành ở các trường Đại học và Cao đẳng 5 Những đóng góp mới của luận án Nghiên cứu một cách có hệ thống về thảm thực vật và. .. hệ thực vật huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang Cung cấp các dẫn liệu khoa học về quá trình phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Một số khái niệm liên quan 1.1.1 Khái niệm thảm thực vật Thảm thực vật (vegetation) là khái niệm phổ biến trong nghiên cứu sinh thái học, đã có nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước đưa ra các định nghĩa khác nhau về thảm thực. .. (2011) [34] khi nghiên cứu đặc điểm tái sinh và phục hồi rừng tự nhiên tại khu bảo tồn Tây Yên Tử - Bắc Giang đã kết luận đặc điểm tái sinh tự nhiên ở các thảm thực vật phục hồi theo thời gian Ma Thị Ngọc Mai và cộng sự (2013) [61] khi nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rãy tại xã Ký Phú (Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên) đã kết luận: quá trình tái sinh tự nhiên phục hồi rừng sau nương... vật Những nghiên cứu này đã hình thành lý thuyết về diễn thế và xác định các giai đoạn cở bản của diễn thế ở các vùng khác nhau trên trái đất 25 Tuy nhiên, ở huyện Vị Xuyên tỉnh Hà Giang đến nay chưa có công trình nào nghiên cứu về diễn thế phục hồi thảm thực vật Vì vậy, đây là vấn đề mà luận án sẽ đề cập đến ở chương 4 1.3.3 Những nghiên cứu về phục hồi rừng Phục hồi rừng được hiểu là quá trình tái... ảnh hưởng đến số lượng, mật độ và chất lượng cây tái sinh * Nhận xét: Trên thế giới và ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về tái sinh rừng, chủ yếu là các nghiên cứu về khả năng tái sinh trong điều kiện tự nhiên Tuy nhiên, những nghiên cứu về tái sinh phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên tỉnh Hà Giang hầu như chưa có công trình nào 21 1.3.2 Những nghiên cứu về diễn thế Diễn thế rừng là... là có thể được thể hiện trên bản đồ đối với vùng nghiên cứu có diện tích không lớn Với những lý do nói trên, chúng tôi lựa chọn khung phân loại thảm thực vật của UNESCO (1973) để làm cơ sở phân loại thảm thực vật ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 1.3 Những nghiên cứu về tái sinh, diễn thế và phục hồi rừng 1.3.1 Những nghiên cứu về tái sinh Tái sinh trong hệ sinh thái rừng không chỉ là hiện tượng sinh học . vật và quá trình phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang . 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định và phân tích được một số đặc điểm của các kiểu thảm thực vật ở huyện Vị Xuyên, tỉnh. Đánh giá khả năng phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 121 4.3.2. Đề xuất một số giải pháp phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 122 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 126 . Hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 61 4.1.2. Hiện trạng thảm thực vật ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang 62 4.1.3. Các nguyên nhân làm suy thoái rừng ở huyện Vị