BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN TIẾN DUY NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN CỦA MỘT SỐ QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN - VĂN HÓA ĐỒNG NAI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN TIẾN DUY NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN CỦA MỘT SỐ QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN - VĂN HÓA ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Lâm Học Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS BÙI THẾ ĐỒI Hà Nội - 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ Nghiên cứu cấu trúc tái sinh rừng nhiệm vụ quan trọng lâm nghiệp Việc nghiên cứu cấu trúc tái sinh rừng nhằm mục đích trì rừng hệ sinh thái ổn định, có hài hòa nhân tố cấu trúc, lợi dụng tối đa tiềm điều kiện lập địa phát huy tối đa chức có lợi rừng kinh tế - xã hội sinh thái Trên quan điểm sinh thái, cấu trúc rừng thể rõ nét mối quan hệ qua lại thành phần hệ sinh thái rừng chúng với môi trường Do vậy, để phát triển bền vững hệ sinh thái rừng đòi hỏi phải nắm bắt đặc điểm nó, đó, đặc điểm cấu trúc tái sinh rừng quan trọng Tuy vậy, nghiên cứu cấu trúc tái sinh rừng chưa thể bao quát cho khu rừng, chưa thể làm bật điển hình đặc thù loại hình rừng khu vực cụ thể, để từ đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp tác động vào rừng nhằm đem lại hiệu tổng hợp rừng, đặc biệt rừng tự nhiên khu vực chịu tác động với cường độ khác người Do thiếu nghiên cứu tính hệ thống cấu trúc tái sinh rừng, người ta chưa đủ sở khoa học thực tiễn để tác động vào rừng, giải pháp kỹ thuật áp dụng cho rừng tự nhiên chủ yếu khoanh nuôi bảo vệ Điều xảy Khu Bảo tồn Thiên nhiên Văn hóa Đồng Nai Khu Bảo tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai khu vực nhà khoa học ngồi nước đánh giá có mức độ đa dạng sinh học cao chứa đựng nhiều tiềm Có nhiều lồi khơng có giá trị mặt kinh tế mà bảo tồn, nghiên cứu khoa học Rất nhiều loài, đặc trưng cho địa phương loài đặc hữu Việt Nam mà giới khơng có Tuy nhiên, vùng đệm, đặc điểm rừng khơng trì rừng bị tác động, đặc biệt việc khai thác khơng quy trình kỹ thuật, khai thác khơng bền vững làm cho rừng bị suy giảm diện tích chất lượng Sau bị tác động, khả phục hồi rừng gặp nhiều khó khăn; cấu trúc rừng bị phá vỡ, tái sinh rừng bất lợi… Trong đó, giải pháp khoanh nuôi phục hồi rừng Điều dẫn đến trình phục hồi rừng diễn chậm chạp, khó đáp ứng mục tiêu đặt phòng hộ sản xuất Để góp phần giải phần tồn nêu trên, đề tài “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tái sinh tự nhiên số quần xã thực vật rừng Khu Bảo tồn Thiên nhiên Văn hóa Đồng Nai” thực nhằm góp phần bổ sung hiểu biết cấu trúc tái sinh tự nhiên quần xã thực vật rừng khu vực làm sở cho việc đề xuất giải pháp phát triển bền vững hệ sinh thái rừng Bảo tồn Thiên nhiên – Văn Hóa Đồng Nai, xác định Khu dự trữ sinh Đồng Nai Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên giới 1.1.1 Nghiên cứu cấu trúc rừng 1.1.1.1 Quan niệm cấu trúc rừng Cấu trúc rừng hình thức biểu bên mối quan hệ qua lại bên thực vật rừng với chúng với môi trường sống Nghiên cứu cấu trúc rừng để tìm hiểu mối quan hệ sinh thái bên quần xã, từ có sở đề xuất biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp, cần thiết [23] Quần xã thực vật rừng (QXTVR) tập hợp gồm quần thể thực vật rừng sống vùng lãnh thổ (hay sinh cảnh) định, hình thành trình lịch sử lâu dài, chúng có liên hệ với đặc trưng chung mặt sinh thái học Các đặc trưng chung quần xã, khơng đại diện cho lồi, lồi riêng biệt khơng có [23] Nghiên cứu cấu trúc quần xã thực vật rừng hợp lý sở quan trọng để phát huy tối ưu hiệu ích rừng Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc tổ thành, cấu trúc nằm ngang, cấu trúc thẳng đứng cấu trúc tuổi Tổ thành loài tuổi định phân bố thẳng đứng, cấu trúc tổ thành tuổi lại tỷ lệ số loài quần xã thực vật, nguồn gốc thời gian nuôi dưỡng định Cấu trúc rừng tự nhiên lại dựa vào nhân tố tự nhiên, thông qua loạt biện pháp tác động người để thực số khống chế hiệu 1.1.1.2 Các hướng nghiên cứu cấu trúc rừng Hiện nay, giới có khía cạnh đề cập nghiên cứu cấu trúc rừng gồm: - Nghiên cứu sở sinh thái cấu trúc rừng Trong thời gian dài, vấn đề trì điều tiết cấu trúc rừng bàn luận có nhiều quan điểm khác nhau, đặc biệt việc đề xuất tác động xử lý rừng tự nhiên nhiệt đới Nhiều phương thức lâm sinh đời thử nghiệm nhiều nơi giới phương thức chặt cải thiện tái sinh (RIF, 1927), phương thức rừng tuổi Malaysia (MUS, 1945), T.S.S Nigeria (1944, 1961) [57] Baur G.N (1962) [57] nghiên cứu vấn đề sở sinh thái học nói chung sở sinh thái học kinh doanh rừng mưa nói riêng, sâu nghiên cứu nhân tố cấu trúc rừng, kiểu xử lý mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên Theo tác giả, phương thức xử lý có hai mục tiêu rõ rệt: “Mục tiêu thứ nhằm cải thiện rừng ngun sinh vốn thường hỗn lồi khơng đồng tuổi cách đào thải thành thục vơ dụng để tạo khơng gian thích hợp cho lại sinh trưởng Mục tiêu thứ hai tạo lập tái sinh cách xúc tiến tái sinh, thực tái sinh nhân tạo giải phóng lớp tái sinh sẵn có trạng thái rừng ngủ để thay cho lấy khỏi rừng khai thác chăm sóc ni dưỡng rừng sau đó” Từ đó, tác giả đưa tổng kết phong phú nguyên lý tác động xử lý lâm sinh nhằm đem lại rừng tuổi, rừng không tuổi phương thức xử lý cải thiện rừng mưa Catinot (1965) [54] nghiên cứu cấu trúc hình thái rừng thơng qua việc Biểu diễn phẫu đồ rừng, nghiên cứu nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo khái niệm dạng sống, tầng phiến… Odum E.P (1971) [58] hoàn chỉnh học thuyết hệ sinh thái sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) Tansley A.P, năm 1935 Khái niệm hệ sinh thái làm sáng tỏ sở để nghiên cứu nhân tố cấu trúc quan điểm sinh thái học Khi nghiên cứu tổ thành rừng tự nhiên nhiệt đới thành thục, Evans, J (1984) [53] xác định tới 70 – 100 loài gỗ ha, có lồi chiếm 10% tổ thành lồi - Nghiên cứu mơ tả hình thái định lượng cấu trúc rừng Kraft (1884) [56] tiến hành phân chia rừng lâm phần thành cấp dựa vào khả sinh trưởng, kích thước chất lượng rừng Phân cấp Kraft phản ánh tình hình phân hố rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản dễ áp dụng phù hợp với rừng loài tuổi Richards P W (1952) [60] sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới mặt hình thái Theo tác giả này, đặc điểm bật rừng mưa nhiệt đới tuyệt, đại phận thực vật thuộc thân gỗ Rừng mưa thường có nhiều tầng (thường có ba tầng, ngoại trừ tầng bụi tầng thân cỏ) Trong rừng mưa nhiệt đới gỗ lớn, bụi lồi thân cỏ cịn có nhiều lồi leo đủ hình dáng kích thước, nhiều thực vật phụ sinh thân cành “Rừng mưa thực quần lạc hoàn chỉnh cầu kỳ mặt cấu tạo phong phú mặt loài cây” Khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên nhiệt đới, nhiều tác giả có ý kiến khác việc xác định tầng thứ, có ý kiến cho rằng, kiểu rừng có tầng gỗ mà Richards (1952) [60] phân rừng Nigeria thành tầng với giới hạn chiều cao – 12m, 12 – 18m, 18 24m, 24 - 30m, 30 - 36m 36 - 42m, thực chất lớp chiều cao Odum E.P (1971) [58] nghi ngờ phân tầng rừng rậm nơi có độ cao 600m Puecto - Rico cho khơng có tập trung khối tán tầng riêng biệt Như vậy, hầu hết tác giả nghiên cứu tầng thứ thường đưa nhận xét mang tính định tính, việc phân chia tầng thứ theo chiều cao mang tính giới nên chưa phản ánh phân bố phức tạp rừng tự nhiên nhiệt đới Khi chuyển đổi từ nghiên cứu định tính sang nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng, nhiều tác giả sữ dụng cơng thức hàm tốn học để mơ hình hố cấu trúc rừng, xác định mối quan hệ nhân tố cấu trúc rừng Raunkiaer (1934) [34] đưa công thức xác định phổ dạng sống chuẩn cho hàng nghìn lồi khác Theo đó, cơng thức phổ dạng sống chuẩn xác định theo tỷ lệ phần trăm số lượng cá thể dạng sống so với tổng số cá thể khu vực Để Biểu thị tính đa dạng lồi, số tác giả xây dựng công thức xác định số đa dạng loài Simpson (1949), Margalef (1958), Menhinik (1964),…và để đánh giá mức độ phân tán hay tập trung loài, đặc biệt lớp thảm tươi, Drude đưa khái niệm độ nhiều cách xác định Đây nghiên cứu mang tính định lượng xuất phát từ sở sinh thái nên đề tài lựa chọn vận dụng Các nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng phát triển mạnh mẽ hàm toán học đưa vào sử dụng để mô quy luật kết cấu lâm phần Rollet B.L (1971) Biểu diễn mối quan hệ chiều cao đường kính hàm hồi quy, phân bố đường kính ngang ngực, đường kính tán dạng phân bố xác suất, Belly (1973) dụng hàm Weibull để mơ hình hố cấu trúc đường kính thân lồi Thơng…Tuy nhiên, việc sử dụng hàm tốn học khơng thể phản ánh hết mối quan hệ sinh thái rừng với chúng với hoàn cảnh xung quanh, nên phương pháp nghiên cứu cấu trúc rừng theo hướng không vận dụng đề tài - Nghiên cứu phân loại rừng theo cấu trúc ngoại mạo Một vấn đề có liên quan đến nghiên cứu cấu trúc rừng việc phân loại rừng theo cấu trúc ngoại mạo Cơ sở phân loại rừng theo xu hướng đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ đặc điểm hình thái khác quần xã thực vật rừng Đại diện cho hệ thống phân loại rừng theo hướng có Humbold (1809), Shimper (1903), Aubreville (1949), UNESCO (1973)… Nhiều hệ thống phân loại rừng theo xu hướng này, nghiên cứu ngoại mạo quần xã thực vật khơng tách khỏi hồn cảnh sinh thái nó, từ hình thành xu hướng phân loại rừng theo ngoại mạo sinh thái 1.1.1.3.Tồn nghiên cứu cấu trúc rừng Trên giới cơng trình nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng nói chung, rừng nhiệt đới nói riêng phong phú, đa dạng, có nhiều cơng trình nghiên cứu cơng phu đem lại hiệu cao kinh doanh rừng Tuy nhiên, chưa thấy cơng trình nghiên cứu đầy đủ đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên làm bật đặc điểm khác biệt cấu trúc loại rừng so với loại rừng khác Do đó, sở khoa học cho việc đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhiều vấn đề chưa làm sáng tỏ 1.1.2 Nghiên cứu tái sinh rừng 1.1.2.1.Quan niệm tái sinh rừng Tái sinh rừng q trình sinh học mang tính đặc thù hệ sinh thái rừng Biểu đặc trưng tái sinh rừng xuất hệ lồi gỗ nơi có hồn cảnh rừng Vì vậy, tái sinh rừng, hiểu theo nghĩa hẹp, trình phục hồi lại thành phần rừng, chủ yếu tầng gỗ Sự xuất lớp nhân tố làm phong phú thêm số lượng thành phần loài quần lạc sinh vật (thực vật, động vật, vi sinh vật), đóng góp vào việc hình thành tiểu hồn cảnh rừng làm thay đổi trình trao đổi vật chất lượng diễn hệ sinh thái Do đó, tái sinh rừng hiểu theo nghĩa rộng tái sinh hệ sinh thái rừng Tái sinh rừng thúc đẩy việc hình thành cân sinh học rừng, đảm bảo cho rừng tồn liên tục bảo đảm cho việc sử dụng rừng thường xuyên 1.1.2.2.Các hướng nghiên cứu tái sinh rừng Do phát triển công nghiệp kỷ XIX, ngành lâm nghiệp giới hình thành xu hướng thay rừng tự nhiên rừng nhân tạo suất cao nhằm đáp ứng yêu cầu kinh tế Nhưng sau thất bại tái sinh nhân tạo Đức số nước nhiệt đới mà Beard (1947) [57] gọi “bệnh sởi trồng rừng” thiếu sinh tố sinh thái học, nhiều nhà khoa học nghĩ tới việc quay trở lại với tái sinh tự nhiên Khi đề cập vấn đề điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống Lowdermilk (1927), với ô đo đếm tra tái sinh có diện tích từ đến 4m2 diện tích điều tra nhỏ nên việc đo đếm có nhiều thuận lợi số lượng phải đủ lớn trải diện tích khu rừng phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng Trong phương thức rừng tuổi Malaysia (MUS, 1945) [57], nhiệm vụ ghi lịch trình điều tra tái sinh theo ô vuông 1/1000 mẫu Anh (4 m2) để biết xem tái sinh có đủ hay khơng sau tiến hành tác động Richards P.W (1952) [60] tổng kết việc nghiên cứu tái sinh ô dạng phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới Để giảm sai số thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (1955) [53] đề nghị phương pháp “điều tra chẩn đốn” mà theo kích thước ô đo đếm thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển tái sinh 81 KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ Kết luận 1.1 Về đặc điểm quần xã thực vật rừng Đề tài lựa chọn quần xã thực vật rừng đặc trưng cho khu vực để nghiên cứu gồm: - Bình linh + Thành ngạnh + Dầu - Săng đen + Thẩu tấu + Cò ke + Chiếc tam lang - Thành ngạnh + Bằng lăng + Bình linh - Cị ke + Bình Linh + Chiếc tam lang - Dầu + Thành ngạnh + Cò ke - Thành ngạnh + Thẩu tấu + Trâm + Máu chó - Chị + Trâm + Săng đen - Dầu + Thành ngạnh + Nhào + Săng đen 1.2 Về đặc điểm cấu trúc tầng cao Đặc điểm khí hậu - thủy văn vị trí địa lý nhân tố ảnh hưởng lớn tới đặc điểm hệ sinh thái rừng nói chung, tới quần xã thực vật rừng nói riêng ngược lại, đặc điểm hệ sinh thái rừng phẩn ánh đặc điểm khí hậu khu vực nghiên cứu Chính vậy, nghiên cứu lựa chọn quần xã thực vật rừng hoạt động công tác điều tra nghiên cứu đặc điểm cấu trúc thái sinh rừng Kết điều tra mức độ thân thuộc loài quần xã thực vật cho thấy hầu hết lồi tham gia vào cơng thức tổ thành có mức độ thường gặp lồi thường mức độ gặp (>25%) Về mức độ thân thuộc quần xã thực vật, kết nghiên cứu lồi có tổ thành cao quần xã có giá trị q tất quần xã nhỏ giá trị c, có nghĩa hai lồi chọn nghiên cứu (A B) có quan hệ thân thuộc với sống chung chúng thực chất 82 ngẫu nhiên Điều khẳng định mức độ ưu QXTV rừng không thuộc loài - Đối với trạng thái rừng IIIA1 Các QXTV rừng thuộc trạng thái rừng thường có tầng rõ rệt, tầng cao từ 16 đến 29m gồm gỗ lớn có giá trị cao Dầu, Gõ mật, Chò trai Độ tán che rừng đạt từ 0,6 - 0,83 - Đối với trạng thái rừng IIB IIIA rừng IIA Rừng thường chia thành tầng rõ rệt phân tầng Đơi có có chiều cao vượt khỏi tán rừng số lượng Độ tán che bình quân rừng đạt từ 0,45 đến 0,65; có nhiều khoảng trống rừng 1.3 Về đặc điểm tái sinh rừng Đánh giá tái sinh cho trạng thái rừng tổ thành quần xã thực vật tái sinh có kế thừa tổ thành quần xã thực vật rừng tầng cao Tuy nhiên có xuất số lồi tái sinh mà tổ thành tầng cao không thấy xuất hay xuất hiện, hay tổ thành tầng cao trạng thái rừng lại xuất tái sinh tổ thành tái sinh trạng thái rừng khác Trong trạng thái rừng, tỷ lệ lồi tái sinh chưa có lồi chiếm tỷ lệ 50% tổng số loài tái sinh Thành phần loài tái sinh trạng thái rừng thể thay dần lồi ưa sáng lồi chịu bóng thời gian đầu có đời sống dài, loài tham gia vào tổ thành tầng cao rừng trạng thái rừng IIB IIIA1 rừng IIA, mật độ tái sinh lồi tham gia vào cơng thức tổ thành xuất với mật độ tương đối Chất lượng tái sinh tốt chiếm tỷ lệ cao chứng tỏ tái sinh, sinh trưởng phát triển tương đối tốt, phù hợp với hồn cảnh, điều kiện, khí hậu, đất đai tự nhiên khu vực Song song với tỷ lệ tái sinh tốt có số Biểu chất lượng trung bình xấu, tỷ lệ có chất lượng 83 trung bình xấu chiếm phần nhỏ,