Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THẾ MẠNH BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU CÁC GIAI ĐOẠN DIỄN THẾ TỰ NHIÊN CỦA THẢM THỰC VẬT TẠI XÃ NGỌC THANH, THỊ XÃ PHÚC YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC Chuyên ngành: Sinh Thái Học Mã số:60.42.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. MA THỊ NGỌC MAI THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tác giả Nguyễn Thế Mạnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo, TS. Ma Thị Ngọc Mai, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho tôi để tôi có thể hoàn thành đƣợc luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo, TS. Lê Đồng Tấn, ngƣời đã hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong thời gian nghiên cứu ngoài thực địa. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Sinh – KTNN, Khoa Sau Đại học – Trƣờng Đại học Sƣ phạm Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian qua. Trong quá trình thực hiện luận văn do còn hạn chế về thời gian cũng nhƣ trình độ chuyên môn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô giáo, các nhà khoa học, bạn bè và đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 8 tháng 8 năm 2011 Tác giả Nguyễn Thế Mạnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Các từ viết tắt và ký hiệu sử dụng trong luận văn vi Danh mục bảng vii Danh mục hình viii MỞ ĐẦU 8 1. Lý do chọn đề tài 8 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 10 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 10 4. Cấu trúc của luận văn 10 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11 1.1. Một số khái niệm có liên quan 11 1.1.1. Khái niệm về thảm thực vật 11 1.1.2. Tái sinh hệ sinh thái rừng 11 1.1.3. Diễn thế thảm thực vật 12 1.1.4. Phục hồi rừng tự nhiên 13 1.2. Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu 13 1.2.1. Nghiên cứu ở nƣớc ngoài về diễn thế thảm thực vật và tái sinh rừng 13 1.2.2. Một số nghiên cứu ở Việt Nam về diễn thế thảm thực vật và tái sinh rừng 16 1.2.3. Nghiên cứu về các giải pháp phục hồi rừng 20 Chƣơng 2: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 24 2.1. Điều kiện tự nhiên 24 2.1.1. Vị trí địa lý 24 2.1.2. Địa hình 25 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv 2.1.3. Điều kiện thổ nhƣỡng, địa chất 26 2.1.4. Điều kiện khí hậu, thuỷ văn 27 2.2. Tài nguyên động, thực vật rừng 27 2.2.1. Hệ động vật 27 2.2.2. Hệ thực vật 28 2.2.3. Thảm thực vật 29 2.3. Điều kiện kinh tế xã hội 29 Chƣơng 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 31 3.1. Đối tƣợng, phạm vi, địa điểm và giới hạn của đề tài 31 3.2. Nội dung nghiên cứu 31 3.2.1.Phân loại thảm thực vật khu vực nghiên cứu dựa theo khung phân loại của UNESCO và các nguyên nhân làm suy thoái thảm thực vật KVNC 31 3.2.2. Các giai đoạn của quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật 31 3.2.3. Sự phát triển của thảm thực vật trong các giai đoạn diễn thế 31 3.2.4. Những thay đổi về cấu trúc thảm thực vật trong quá trình diễn thế 32 3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 32 3.3.1. Phƣơng pháp luận 32 3.3.2. Phƣơng pháp điều tra 32 3.3.3. Phƣơng pháp thu thập số liệu 33 3.3.4. Phƣơng pháp điều tra trong nhân dân 34 3.3.5. Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu 34 Chƣơng 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35 4.1. Hiện trạng thảm thực vật khu vực nghiên cứu và các nguyên nhân làm suy thoái thảm thực vật 35 4.1.1. Hiện trạng thảm thực vật khu vực nghiên cứu 36 4.1.2. Các nguyên nhân làm suy thoái thảm thực vật 41 4.2. Quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v 4.2.1 Ảnh hƣởng của thoái hoá đất đến quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật 43 4.2.1.1. Đánh giá sự thoái hoá đất 44 4.2.1.2. Ảnh hƣởng của thoái hoá đất đến thành phần loài trong quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật 45 4.2.1.3. Ảnh hƣởng của mức độ thoái hoá đất đến khả năng phát triển của thảm thực vật 47 4.2.2. Các giai đoạn của quá trình diễn thế tại khu vực nghiên cứu 49 4.2.2.1 Giai đoạn thảm cỏ 51 4.2.2.2. Giai đoạn thảm cây bụi 52 4.2.2.3. Giai đoạn rừng non thứ sinh 53 4.2.3. Sự phát triển của thảm thực vật trong các giai đoạn diễn thế 55 4.2.3.1. Sự phát triển của thảm cỏ 55 4.2.3.2. Sự phát triển của thảm cây bụi 56 4.2.3.3. Sự phát triển của rừng thứ sinh mới phục hồi 58 4.2.3.4. Sự phát triển của rừng trƣởng thành 60 4.3. Những thay đổi về cấu trúc thảm thực vật trong quá trình diễn thế 60 4.3.1. Thay đổi về số lƣợng loài cây trong các giai đoạn diễn thế 60 4.3.2. Mật độ cây và quá trình tỉa thƣa 63 4.3.3. Thay đổi tính đa dạng của thảm thực vật trong quá trình diễn thế 64 4.3.4. Sự phân bố theo cấp chiều cao 68 4.3.5. Sự phân bố cây theo cấp đƣờng kính 71 4.3.6. Thay đổi qui luật phân bố cây trên mặt đất 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 1. Kết luận 76 2. Kiến nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN STT Viết tắt Viết đầy đủ 1 D 1,3 Đƣờng kính ngang ngực (cm) 2 H vn Chiều cao vút ngọn (m) 3 KNTS Khoanh nuôi tái sinh 4 KĐV Khu định vị 5 KTC Khu tiêu chuẩn 6 KVNC Khu vực nghiên cứu 7 IUCN Tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế 8 UNDP Chƣơng trình phát triển liên hợp quốc 9 WWF Quỹ Quốc tế Bảo vệ Thiên nhiên 10 N Mật độ cây/ha 11 OTC Ô tiêu chuẩn 12 OĐV Ô định vị 13 ODB Ô dạng bản 14 TĐT Tuyến điều tra 15 TSTN Tái sinh tự nhiên 16 TB Trung bình Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Độ nhiều của thảm tƣơi, cây bụi đƣợc xác định theo tiêu chuẩn của Drude 34 Bảng 4.1. Đặc điểm tổ thành loài cây của quá trình diễn thế đi lên trong một số quần xã thực vật trên đất có mức độ thoái hoá khác nhau tại KVNC 46 Bảng 4.2. Phát triển của thảm thực vật tại các ô định vị trên đất thoái hoá trung bình, đất thoái hoá nặng và rất nặng 47 Bảng 4.3. Một số kết quả theo dõi trên ô định vị số 5 56 Bảng 4.4. Một số chỉ tiêu thống kê trên ô định vị số 6 58 Bảng 4.5. Số lƣợng loài cây/OTC trong các giai đoạn diễn thế 60 Bảng 4.6. Sự biến động số lƣợng loài cây qua các giai đoạn diễn thế 61 Bảng 4.7. Quá trình tỉa thƣa của thảm thực vật trên các OĐV là thảm cỏ, thảm cây bụi và rừng thứ sinh tại xã Ngọc Thanh – Phúc Yên – Vĩnh Phúc 63 Bảng 4.8. Dạng sống trong các trạng thái thảm thực vật 66 Bảng 4.9. Phân bố cây theo cấp chiều cao của 4 quần xã rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác cạn kiệt tại KVNC 69 Bảng 4.10. Phân bố cây theo cấp đƣờng kính của 4 quần xã rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác cạn kiệt tại xã Ngọc Thanh – Phúc Yên – Vĩnh Phúc 71 Bảng 4.11. Phân bố cây trên mặt đất của các trạng thái thảm thực vật tại KVNC: xã Ngọc Thanh, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Bản đồ hành chính tỉnh Vĩnh Phúc 24 Hình 2.2. Bản đồ khu vực nghiên cứu, tuyến điều tra và khu định vị 25 Hình 4.1. Sơ đồ các giai đoạn diễn thế thảm thực vật tại xã Ngọc Thanh – Phúc Yên - Vĩnh Phúc và vùng phụ cận 50 Hình 4.2. Biểu đồ dạng sống trong các trạng thái thảm thực vật tại khu vực nghiên cứu 67 Hình 4.3. Đồ thị phân bố cây theo cấp chiều cao của 4 quần xã rừng thứ sinh phôc hồi sau khai thác cạn kiệt tại KVNC 70 Hình 4.4. Đồ thị phân bố cây theo cấp đƣờng kính của rừng thứ sinh phục 72 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Rừng là yếu tố quan trọng nhất của sinh quyển và có ý nghĩa lớn trong sự phát triển kinh tế xã hội, sinh thái và môi trƣờng. Rừng tham gia vào quá trình điều hòa không khí, làm giảm sức tàn phá khốc liệt của thiên tai. Ngoài ra rừng còn cung cấp nguồn thực phẩm, nguồn nguyên liệu quý cho công nghiệp và dƣợc phẩm, là nguồn gen hoang dại có giá trị trong lai tạo giống mới cho nông nghiệp và chăn nuôi [53]. Hiện nay, cuộc sống của con ngƣời đang bị đe dọa bởi những biến đổi của điều kiện khí hậu. Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến điều này là do sự suy thoái nghiêm trọng của thảm thực vật trên trái đất. Theo tài liệu thống kê của IUCN, UNDP và WWF mỗi năm trên thế giới trung bình mất đi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 khoảng 20 triệu ha rừng. Châu Á là nơi mất rừng nguyên sinh lớn nhất, khoảng 70% [7, 53]. Việt Nam là một trong những nƣớc đang ở trong tình trạng báo động về suy giảm độ che phủ của rừng. Năm 1943, diện tích rừng ở Việt Nam ƣớc tính có khoảng 14,3 triệu ha (Maurand, 1943), với tỷ lệ che phủ là 43,8%. Năm 1976 giảm xuống còn 11 triệu ha, với tỷ lệ che phủ là 34%. Đến năm 1993 chỉ còn 9,5 triệu ha, tỷ lệ che phủ là 28% diện tích đất tự nhiên. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự duy thoái rừng ở Việt Nam nhƣng nguyên nhân chủ yếu là đốt nƣơng làm rẫy (40-50%) [7, 53]. Tình hình hiện nay cho thấy việc bảo vệ, khôi phục tài nguyên rừng để đảm bảo sự cân bằng sinh thái, đồng thời bảo tồn tính đa dạng sinh học ngăn chặn sự diệt vong của các loài, nhất là các loài quý hiếm là một việc làm hết sức cấp bách. Trong những năm gần đây nhờ có những chính sách đúng đắn của Đảng và Nhà nƣớc trong việc trồng và bảo vệ rừng nên diện tích rừng có chiều hƣớng tăng lên. Đến cuối năm 1999 độ che phủ khoảng 33% (Jyrki và cộng sự, 1999). Theo thống kê năm 2003, diện tích rừng đến cuối năm 2002 đã đạt 35,8% diện tích tự nhiên. Đến năm 2005, tỷ lệ này đƣợc cho biết tăng lên 37%. Tuy vậy tỉ lệ rừng nguyên sinh chỉ còn 8%, trong khi đó các nƣớc khác trong khu vực có tỉ lệ rừng nguyên sinh khoảng 50%. Từ những năm 2000 đến nay, công tác trồng rừng đạt kết quả khá lớn, hàng năm trung bình đã trồng đƣợc khoảng 130 000 ha thành rừng. Chƣơng trình trồng 5 triệu ha rừng đang đƣợc các địa phƣơng tích cực thực hiện. Theo kế hoạch của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thì 2 triệu ha rừng sẽ đƣợc hồi phục và trồng dặm thêm, 2 triệu ha trồng mới và 1 triệu ha trồng các cây công nghiệp [53]. Tái sinh phục hồi rừng trên cơ sở của diễn thế tự nhiên đƣợc coi là một giải pháp tích cực trong chiến lƣợc 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 [...]... các trạng thái thảm thực vật đang trong giai đoạn diễn thế đi lên tại xã Ngọc Thanh, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc - Phạm vi nghiên cứu – Địa điểm nghiên cứu Các trạng thái thảm thực vật đại diện cho các giai đoạn của quá trình diễn thế tự nhiên đi lên tại xã Ngọc Thanh, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc - Giới hạn đề tài Quá trình diễn thế của thảm thực vật sau khai thác cạn kiệt là quá trình liên... tích rừng tự nhiên đã bị khác thác cạn kiệt hoặc từ những nơi thảm thực vật tái sinh sau nƣơng dãy có vai trò quan trọng trong quá trình phục hồi rừng Từ những lý do trên, tôi chọn đề tài: “Bƣớc đầu nghiên cứu các giai đoạn diễn thế tự nhiên của thảm thực vật tại xã Ngọc Thanh - Thị xã Phúc Yên - Tỉnh Vĩnh Phúc 2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu diễn thế tự nhiên đi lên của thảm thực vật xác... cứu dựa theo khung phân loại của UNESCO và các nguyên nhân làm suy thoái thảm thực vật KVNC 3.2.2 Các giai đoạn của quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật - Giai đoạn thảm cỏ - Giai đoạn thảm cây bụi - Giai đoạn rừng thứ sinh 3.2.3 Sự phát triển của thảm thực vật trong các giai đoạn diễn thế - Sự phát triển của thảm cỏ - Sự phát triển của thảm cây bụi - Sự phát triển của rừng thứ sinh mới phục hồi... kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội ở từng tiểu vùng sinh thái khác nhau, do vậy đề tài nghiên cứu đƣợc giới nhƣ sau: - Phân loại các trạng thái thảm thực vật tái sinh theo quan điểm hình thái ngoại mạo - Nghiên cứu đặc điểm các giai đoạn diễn thế tự nhiên đi lên của các trạng thái thảm thực vật (thảm cỏ, thảm cây bụi và rừng thứ sinh) 3.2 Nội dung nghiên cứu 3.2.1.Phân loại thảm thực vật khu vực nghiên cứu. .. cây gỗ (dẫn theo Phùng Ngọc Lan, 1986 [14]) 1.1.3 Diễn thế thảm thực vật Diễn thế thảm thực vật là sự phát triển kế tiếp theo từng giai đoạn hay quá trình thay thế thảm thực vật này bằng thảm thực vật khác trên cùng một địa điểm Diễn thế thảm thực vật chỉ dùng cho quá trình thay đổi thảm thực vật trên cùng một vùng, mà trong đó thảm thực vật mới khác biệt căn bản so với thảm thực vật cũ về tổ thành loài,... thế là sự phát triển của thảm thực vật qua các giai đoạn tiến lên quần xã đỉnh cực [45] Diễn thế thảm thực vật đã đƣợc nghiên cứu từ cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, nhƣng trong một thời gian dài những nghiên cứu về diễn thế hầu nhƣ không phát triển Mãi đến những năm 50 -6 0 của thế kỷ XX, do sự suy thoái của rừng trên trái đất, những nghiên cứu hiện đại về diễn thế thảm thực vật mới đƣợc tiếp tục... trình diễn thế, diễn thế đƣợc chia làm hai loại là diễn thế nguyên sinh và diễn thế thứ sinh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 Diễn thế nguyên sinh là diễn thế xảy ra trên môi trƣờng chống trơn, hoàn toàn mới chƣa có thảm thực vật Diễn thế thứ sinh là diễn thế xảy ra ở những nơi đã có thảm thực vật nhƣng do những biến cố tự nhiên, do phá hoại của động vật. .. VÀ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1 Điều kiện tự nhiên 2.1.1 Vị trí địa lý Khu vực nghiên cứu thuộc xã Ngọc Thanh thị xã Phúc Yên tỉnh Vĩnh Phúc Cách thị trấn Xuân Hoà khoảng 22 km, cách hồ Đại Lải 12 km về phía Bắc Hình 2.1 Bản đồ hành chính 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 địa phận huyện Bình Xuyên... tập trung nghiên cứu hình thức tái sinh dƣới rán rừng tự nhiên, ít có công trình tập trung nghiên cứu về tái sinh rừng sau khai thác cạn kiệt và khai thác trắng trên những nơi đất trồng rừng bị thất bại Vì vậy, đây là vấn đề cũng cần đƣợc tập trung nghiên cứu 1.2.2 Một số nghiên cứu ở Việt Nam về diễn thế thảm thực vật và tái sinh rừng * Nghiên cứu về diễn thế thảm thực vật Diễn thế thảm thực vật ở Việt... Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 29 Nhìn chung hệ thực vật của khu vực nghiên cứu là tƣơng đối đa dạng, phong phú 2.2.3 Thảm thực vật Thảm thực vật tự nhiên hiện nay trong khu vực nghiên cứu là kết quả của quá trình khai thác gỗ củi thƣờng xuyên, chặt phá đốt rừng lấy đất trồng trọt, chặt phá thảm thực vật tự nhiên để trồng rừng, chăn thả gia súc quá mức Vì vậy đã phát sinh những trạng thái thảm thực . thế tự nhiên của thảm thực vật tại xã Ngọc Thanh - Thị xã Phúc Yên - Tỉnh Vĩnh Phúc 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu diễn thế tự nhiên đi lên của thảm thực vật xác định quy luật. 3.2.2. Các giai đoạn của quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật 31 3.2.3. Sự phát triển của thảm thực vật trong các giai đoạn diễn thế 31 3.2.4. Những thay đổi về cấu trúc thảm thực vật trong. 1.1.3. Diễn thế thảm thực vật Diễn thế thảm thực vật là sự phát triển kế tiếp theo từng giai đoạn hay quá trình thay thế thảm thực vật này bằng thảm thực vật khác trên cùng một địa điểm. Diễn thế