Tài liệu Bước 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

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 D1,3 Đƣờng kính ngang ngực (cm) 2 Hvn 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 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 Mật độ cây/ha 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 diện 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 định quy luật tác động qua lại giữa các nhân tố sinh thái đến khả năng tái sinh và các giai đoạn của quá trình diễn thế đi lên của thảm thực vật sau khai thác cạn kiệt ở khu vực nghiên cứu. 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Góp phần làm sáng tỏ thêm qui luật diễn thế thứ sinh của một số kiểu thảm thực vật làm cơ sở cho các giải pháp kỹ thuật lâm sinh phục hồi rừng tại khu vực nghiên cứu. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Giúp lựa chọn đƣợc những giải pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp để phục hồi thảm thực vật tự nhiên trong vùng nghiên cứu. 4. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu và kết luận luận văn đƣợc trình bày trong 4 chƣơng: Chương 1. Tổng quan tài liệu Chương 2. Điều kiện tự nhiên kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu Chương 3. Đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu. Chương 4. Kết quả nghiên cứ và thảo luận Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Một số khái niệm có liên quan 1.1.1. Khái niệm về thảm thực vật Thảm thực vật là toàn bộ lớp phủ thực vật ở một vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ thực vật trên bề mặt trái đất [21]. Theo khái niệm này, thảm thực vật mới chỉ là một khái niệm chung chƣa chỉ rõ đặc trƣng hay phạm vi không gian của một đối tƣợng cụ thể. Nó chỉ có nội hàm cụ thể khi có tính ngữ kèm theo nhƣ “thảm thực vật Mê Linh” hay “thảm thực vật Hồ Núi Cốc”. Thành phần chủ yếu của thảm thực vật là cây cỏ, nhƣng đối tƣợng nghiên cứu của thảm thực vật là tập thể cây cối đƣợc hình thành do một số lƣợng những cá thể của loài thực vật tập hợp lại [21]. 1.1.2. Tái sinh hệ sinh thái rừng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 12 Tái sinh rừng đƣợc nhiều nhà lâm học nghiên cứu và đề xuất các khái niệm khác nhau. Xét theo phƣơng diện lý luận, khái niệm tái sinh rừng gồm cả hai thuật ngữ: “Restoration” là thuật ngữ dùng để diễn tả sự hoàn trả, sự lặp lại của toàn bộ quần xã sinh vật giống nhƣ nó đã xuất hiện trong tự nhiên (Jordan, Peter và Allan, 1988). Thuật ngữ “Rehabitilation” chỉ sự phục hồi lại và đã đƣợc hiểu là những xúc tiến, quản lý, điều chế rừng đã bị suy thoái (Schereckenbeg, Hadley và Dyer, 1990). Tái sinh hệ sinh thái rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng. Biểu hiện đặc trƣng của tái sinh hệ sinh thái rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh hệ sinh thái rừng (hoặc mất đi chƣa lâu [36]). Ở Việt Nam, tái sinh rừng đƣợc hiểu theo nghĩa rồng là sự tái sinh của cả hệ thống sinh thái rừng. Còn hiểu theo nghĩa hẹp thì tái sinh rừng là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng chủ là tầng 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, về cấu trúc quần thể và về các mối quan hệ tƣơng tác giữa chúng với nhau và giữa chúng với môi trƣờng. Diễn thế tự nhiên xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau. Do sự biến đổi của môi trƣờng nhƣ điều kiện khí hậu- thủy văn, địa chất – thổ nhƣỡng, hoặc do sự cố và biến đổi chất của bản thân quần xã thực vật. Hay nói cách khác là do nguyên nhân nội tại (Autogene) và nguyên nhân ngoại lai (Allogene). Căn cứ vào nguyên nhân và các yếu tố tác động đến quá 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 hay của con ngƣời làm cho thảm thực vật bị suy thoái, bị biến đổi từ rừng đến thảm cây bụi, đến thảm cỏ khô hạn, đây là diễn thế thứ sinh đi xuống (Resgressive succession). Hoặc quá trình diễn thế từ thảm cỏ khô hạn đến thảm cây bụi trong những điều kiện thuận lợi và qua nhiều pha khác nhau chúng phục hồi trở lại rừng, đó là diễn thế thứ sinh đi lên (Progressive succession). 1.1.4. Phục hồi rừng tự nhiên Phục hồi rừng tự nhiên là quá trình hình thành rừng thứ sinh (Secondary forest) do diễn thế đi lên ở nơi rừng đã bị mất hoặc bị khai thác cạn kiệt. Phục hồi rừng là một quá trình sinh địa phức tạp gồm nhiều giai đoạn và kết thúc bằng sự xuất hiện một thảm thực vật cây gỗ (hoặc tre nƣa) bắt đầu khép tán. Nhƣ vậy, có thể nói rằng phục hồi rừng là quá trình tái tạo lại một hệ sinh thái, một quần xã sinh vật mà trong đó cây gỗ là yếu tố cấu thành chủ yếu, nó chi phối các quá trình biến đổi tiếp theo. 1.2. Lƣợc sử vấn đề nghiên cứu 1.2.1. Nghiên cứu ở nước ngoài về diễn thế thảm thực vật và tái sinh rừng * Những nghiên cứu về diễn thế thảm thực vật Khái niệm diễn thế (Succession) đã có từ thế kỷ thứ XIX. Năm 1860, Henry David Thoreau đã công bố bài báo về “diễn thế cây rừng”, trong đó ông mô tả diễn thế của rừng Oak – Pine [46]. Năm 1899, H. C. Cowles., ở trƣờng đại học Chicago (Mỹ) đã phát triển khái niệm diễn thế bằng những nghiên cứu cơ bản về diễn thế thảm thực vật trên những diện tích đất đã bị rút nƣớc ở hồ Michigan [46]. Khái niệm diễn thế tiếp tục đƣợc phát triển nhờ những nghiên cứu của Fredric Clements. Năm 1916, Clements đã viết về diễn thế của những hồ và Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 bãi lầy đƣợc bồi tụ ở Ai Len. Theo ông, diễn 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 -60 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 và phát triển mạnh mẽ. Bắt đầu từ các công trình nghiên cứu của Robert Whittaker và John Curtits vào những năm 1950-1960. Sau những nghiên cứu trên, có thể kể đến một số tác giả với những hƣớng nghiên cứu cơ bản sau: Năm 1952, Richards P. W., đã nghiên cứu về rừng mƣa nhiệt đới ở Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ. Ông đã mô tả quá trình diễn thế nguyên sinh, diễn thế thứ sinh ở trên cạn và ở dƣới nƣớc [28]. Năm 1968, Bazzaz F. A., nghiên cứu quá trình diễn thế phục hồi thảm thực vật trên đất sau trồng trọt bị bỏ hoang ở vùng núi Shawnee, Illions (Mỹ) [44]. Năm 1983, Hibbs E.D., đã nghiên cứu và đƣa ra số liệu về sự thay đổi thành phần, cấu trúc, tính đa dạng của các quần xã thực vật trong chuỗi diễn thế phục hồi rừng thông (Pinus strobus) bị phá hủy do cơn bão mạnh năm 1938 ở Harvard – New England. Theo tác giả, thì đa số các loài cây xuất hiện ở tuổi 40 (tính từ khi rừng bị bão phá hủy) đều là những loài cây xuất hiện trƣớc tuổi 10. Phần lớn các loài cây này đều có số lƣợng tăng lên ở giai đoạn đầu và giảm xuống ở giai đoạn sau, về quá trình tỉa thƣa tác giả cho rằng liên quan đến tuổi thọ của các loài cây [49]. Năm 1992, Yucheng. L., Shil. M., khi nghiên cứu diễn thế thứ sinh phục hồi rừng lá rộng thƣờng xanh ở vùng núi cao Jing un (Trung Quốc) đã phân chia các loài cây thành 3 nhóm: loài diễn thế tiên phong, loài tiên phong đỉnh cực, loài cực đỉnh [52]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 15 Năm 1993, Tiunei T. và cộng sự nghiên cứu về quá trình phục hồi thảm thực vật thứ sinh trên đất sau nƣơng rẫy ở Mengla – XiSuang banna (Trung Quốc) đã cho thấy, sau 10 năm rừng phục hồi có 3 tầng: tầng cây gỗ ƣu thế, tầng cây bụi, dƣới cùng là tầng cỏ, quyết [50]. Tóm lại, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về diễn thế thảm thực vật, đã hình thành những lý thuyết về diễn thế và xác định các giai đoạn cơ bản của diễn thế ở những vùng địa lý trên trái đất. * Những nghiên cứu về tái sinh rừng Quá trình nghiên cứu về tái sinh rừng đã có một bề dày lịch sử, còn những nghiên cứu về tái sinh rừng nhiệt đới mới chỉ đƣợc tiến hành chủ yếu từ những năm 30 của thế kỳ XX trở lại đây. Đa số các nhà nghiên cứu đều cho rằng nghiên cứu tái sinh rừng từ khi hình thành cơ quan sinh sản, sự hình thành hoa, kết quả và các yếu tố ảnh hƣởng đến phát tán hạt. Sự phù hợp của mùa vụ hạt giống với điều kiện khí hậu. Đa số các nhà lâm học Liên Xô đề nghị chỉ nên nghiên cứu tái sinh rừng bắt đầu từ cây có hoa, quả, thậm chí từ cây mạ trở đi [1, 11, 28]. Van Stennis (1956) dựa vào đặc điểm của quá trình tái sinh đã phân biệt hai kiểu tái sinh phổ biến. Đó là kiểu tái sinh phân tán, liên tục dƣới tán rừng của các loài cây chịu bóng và kiểu tái sinh theo vệt trên các lỗ trống của các loài cây ƣa sáng (dẫn theo Thái Văn Trừng, 1978 [40]). Năm 1960, Yurkevich I.D., nghiên cứu về tái sinh rừng, đã chứng minh độ tàn che tối ƣu cho sự phát triển bình thƣờng của đa số loài cây gỗ là 0,6 – 0,7. Năm 1969, Karpov V.G., đã chỉ ra mối quan hệ phức tạp trong việc cạnh tranh về dinh dƣỡng, ánh sáng, độ ẩm và mối quan hệ qua lại phức tạp của thực vật tùy thuộc vào đặc tính sinh học, tuổi và điều kiện ánh sáng của quần thể thực vật (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm [32]). Xannikov (1967) và Vipper (1973) khi nghiên cứu về tái sinh rừng đều nhận thấy tầng cỏ quyết và cây bụi có ảnh hƣởng xấu đến cây con tái sinh của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 16 các loài cây gỗ. Đối với những lâm phần thƣa, rừng đã qua khai thác thì thảm cỏ có điều kiện phát sinh mạnh, trong điều kiện này chúng là nhân tố gây trở ngại lớn cho tái sinh rừng. Đối với những quần thụ kín tái, đất khô và nghèo dinh dƣỡng, thảm cỏ và cây bụi sinh trƣởng kém nên ảnh hƣởng của nó đến các cây gỗ tái sinh không đáng kể (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm [32]). Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy các nhân tố sinh thái nhƣ: ánh sáng, kết cấu quần thụ, hệ thống rễ của quần thụ, thảm tƣơi và tầng cây bụi, có ảnh hƣởng rất lớn đến khả năng tái sinh dƣới tán rừng, trong đó ánh sáng là nhân tố quan trọng nhất. Đến nay đa số các công trình 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 Nam đã đƣợc nhiều tác giả nƣớc ngoài quan tâm và nghiên cứu. Năm 1931, Dop P., và Gaussen H., đã nghiên cứu về thảm thực vật ở Đông Dƣơng. Năm 1940, Carton P., đã nghiên cứu thảm thực vật trên cơ sở phân loại thổ nhƣỡng và khí hậu ở Đông Dƣơng. Năm 1944, Moquillon P., nghiên cứu rừng ngập mặn ở Cà Mau...[40] Giáo sƣ Thái Văn Trừng là nhà lâm học tiên phong ở nƣớc ta trong nửa sau của thế kỷ XX. Ông đã có nhiều nghiên cứu về sinh thái học, đặc biệt trong lĩnh vực lâm nghiệp. Công trình nghiên cứu nổi tiếng của ông là “Thảm thực vật rừng Việt Nam” đƣợc công bố vào đầu thập kỷ 60, in thành sách lần đầu vào năm 1970, tái bản vào năm 1978. Sau gần 30 năm tiếp tục nghiên cứu về hệ sinh thái rừng nhiệt đới, đặc biệt các phƣơng thức phục hồi các hệ sinh thái rừng nhiệt đới bị chiến tranh hóa học hủy diệt ở miền Nam Việt Nam, ông đã bổ sung các luận điểm và khái quát thành công trình “Những hệ sinh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 17 thái rừng nhiệt đới ở Việt Nam”. Đây là công trình đặt nền móng cho những nghiên cứu về quần thể thực vật rừng nhiệt đới nƣớc ta [40]. Giáo sƣ Dƣơng Hữu Thời đã có nhiều công trình nghiên cứu về sinh thái học. Năm 1960, ông đã nghiên cứu các hệ sinh thái rừng ở Cúc Phƣơng. Năm 1961, ông nghiên cứu những quần hợp thực vật trên bãi cát sông Hồng. Khi nghiên cứu diễn thế đồng cỏ trong hệ thống thực bì miền Bắc Việt Nam, ông đã chỉ ra quá trình diễn thế của chúng. Theo ông, đồng cỏ miền Bắc Việt Nam là kết quả của sự tác động thƣờng xuyên không có kế hoạch của con ngƣời nhƣ chặt đốt rừng, chăn thả qua mức làm cho đất thoái hóa mà hình thành [34]. Năm 1970, Trần Ngũ Phƣơng nghiên cứu về rừng miền Bắc Việt Nam đã đƣa ra sơ đồ diễn thế suy thoái và tiến hóa của một số kiểu rừng ở miền Bắc Việt Nam. Theo tác giả, diễn thế là một quá trình lâu dài, gồm nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn là một mắt xích, tập hợp các mắt xích đó thành một chuỗi diễn thế. Đất càng thoái hóa thì mắt xích đó càng dài, đất ít thoái hóa thì các mắt xích đó sẽ ngắn hơn [27]. Giáo sƣ Phan Nguyên Hồng đã nghiên cứu về sinh thái rừng ngập mặn Việt Nam. Ông mô tả các hệ sinh thái rừng ngập mặn và các loại diễn thế sinh thái rừng ngập mặn ven biển nƣớc ta. Theo ông, mỗi giai đoạn của quá trình diễn thế đều gắn với sự thay đổi về môi trƣờng, về địa mạo, địa chất và thổ nhƣỡng. Ở các quần xã thực vật nội địa, trong điều kiện môi trƣờng khác nhau, diễn thế xảy ra theo hai hƣớng: tiến hóa và thoái hóa. Còn đối với quần xã thực vật ngập mặn thì nhiều khi hai quá trình này xảy ra trên cùng một vị trí và nối tiếp nhau [13]. Năm 1994, Lê Trần Chấn, Huỳnh Nhung khi nghiên cứu về diễn thế thứ sinh ở vùng Lƣơng Sơn (Hòa Bình) đã mô tả sự thay đổi của thành phần thực vật, và câu trúc (phổ dạng sống) của các quần xã rừng thứ sinh [5]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 18 Năm 1996, tác giải Lê Trọng Cúc đã tổng kết các xu hƣớng diễn thế trên nƣơng rẫy bị bỏ hoang ở vùng núi phía Bắc Việt Nam. Trên các diện tích này hình thành các quần xã thực vật nhƣ: rừng thứ sinh với các loài tiên phong, rừng tre, trảng cỏ cao và trảng cỏ thấp [10]. Năm 1997, Trần Đình Lý, Đỗ Hữu Thƣ, Lê Đồng Tấn khi nghiên cứu diễn thế thảm thực vật sau cháy rừng ở núi FanSiPăng – Sa Pa – Lao Cai, cho rằng quá trình diễn thế xảy ra ở đây rất chậm, có thể kéo dài từ 200- 300 năm [20]. Ngoài những tác giả trên còn có nhiều tác giả khác cũng nghiên cứu về diễn thế thảm thực vật... * Nghiên cứu về tái sinh rừng Vấn đề tái sinh rừng đã đƣợc viện điều tra qui hoạch tiến hành nghiên cứu từ những năm 60 (thế kỷ XX) tại một số địa bàn thuộc tỉnh Quảng Ninh, Yên Bái, nghệ An (Quỳnh Châu, Nghĩa Đàn), Hà Tĩnh (Hƣơng Sơn, Hƣơng Khê), Quảng Bình... Các kết quả nghiên cứu đã đƣợc Nguyễn Vạn Thƣờng tổng kết và bƣớc đầu đƣa ra kết luận về tình hình tái sinh tự nhiên của một số khu rừng miền Bắc Việt Nam, hiện tƣợng tái sinh dƣới tán rừng của các loài cây gỗ đã tiếp diễn liên tục, không mang tính chất chu kỳ. Sự phân bố số cây tái sinh không đồng đều, số cây mạ (h< 20cm) chiếm ƣu thế rõ rệt so với lớp cây ở các cấp kích thƣớc khác nhau. Những loài cây gỗ mềm, ƣa sáng, mọc nhanh có khuynh hƣớng lan tràn và chiếm ƣu thế trong lớp cây tái sinh. Những loài cây gỗ cứng, sinh trƣởng chậm, chiếm tỷ lệ thấp và phân bố tản mạn, thậm chí còn vắng bóng ở thế hệ sau trong rừng tự nhiên [37]. Năm 1983, giáo sƣ Nguyễn Văn Trƣơng đã nghiên cứu mối quan hệ giữa lớp cây tái sinh với tầng cây gỗ và qui luật đào thải tự nhiên dƣới rán rừng [42]. Năm 1991, Vũ Tiến Hinh, khi nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên của rừng tự nhiên ở Hữu Lũng (Lạng Sơn) và vùng Ba Chẽ (Quảng Ninh) đã nhận xét hệ số tổ thành tính theo % số cây của tấng tái sinh và tầng cây cao có Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 19 liên quan chặt chẽ. Các loài có hệ số tổ thành ở tầng cây cao càng lớn thì hệ số tổ thành ở tầng tái sinh cũng vậy [12]. Năm 1992, Nguyễn Văn Thêm nghiên cứu quá trình tái sinh tự nhiên của Dầu song nàng (Dipterocarpus dyeri Pierre) ở Đồng Nai đã kết luận: tái sinh tự nhiên theo lỗ trống là kiểu tái sinh phổ biến của Dầu song nàng, khi đã có cây con hai năm trở lên dƣới tán rừng nếu mở lỗ trống kịp thời sẽ rút ngắn đƣợc thời kỳ cây con bị ức chế [32]. Năm 1993, Đinh Quang Diệp nghiên cứu tái sinh tự nhiên ở rừng khộp vùng Easup, DaKLac đã kết luận độ tàn che, độ dày rậm của thảm tƣơi, thảm mục, lửa rừng và điều kiện lập địa là những nhân tố có ảnh hƣởng lớn đến số lƣợng và chất lƣợng của cây tái sinh dƣới rán rừng, lửa rừng là nguyên nhân gây lên hiện tƣợng chây chồi. Quy luật phân bố cây trên mặt đất theo tác giả là khi itawng diện tích thì lớp cây tái sinh có phân bố cụm [11]. Năm 1994, Nguyễn Ngọc Lung 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 trƣờng 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 ngƣời đi đúng hƣớng. Quá trình đó đƣợc gọi là xúc tiến tái sinh tự nhiên [16]. Năm 1995, Trần Đình Lý và cộng sự nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng ở đảo Kế Bào, lâm trƣờng Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh. Qua kết quả nghiên cứu thu đƣợc, các tác giải đã đề xuất Quy phạm tạm thời về khoanh nuôi phụ hồi tại Quảng Ninh. Các tác giả đã xây dựng nhiều quan điểm về phục hồi rừng và cơ sở chọn lựa đối tƣợng khoanh nuôi phục hồi rừng dựa trên các vùng sinh thái [18]. Năm 2000, Lê Đồng Tấn đã nghiên cứu quá trình phục hồi rừng tự nhiên một số quần xã thực vật sau nƣơng rẫy tại Sơn La. Tác giả đã kết luận: mật độ cây tái sinh giảm dần từ chân đồi lên đỉnh đồi, tổ hợp loài cây ƣu thế Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn