ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOÀNG VĂN CỤM

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC
CÁC TRẠNG THÁI THẢM THỰC VẬT THỨ SINH
PHỤC HỒI TỰ NHIÊN TẠI HUYỆN QUANG BÌNH,
TỈNH HÀ GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP

THÁI NGUYÊN - 2014


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOÀNG VĂN CỤM

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC
CÁC TRẠNG THÁI THẢM THỰC VẬT THỨ SINH
PHỤC HỒI TỰ NHIÊN TẠI HUYỆN QUANG BÌNH,
TỈNH HÀ GIANG
Chuyên ngành: LÂM HỌC
Mã số: 60 62 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN VĂN THÁI


bảo, giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức quý báu và dành những tình cảm tốt
đẹp cho tác giả trong suốt thời gian học tập cũng như trong thời gian thực
hiện luận văn.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Khoa đào tạo sau đại học cùng toàn thể
các thầy cô giáo của Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tạo mọi điều
kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và
người thân trong gia đình đã luôn bên cạnh giúp đỡ, động viên tác giả trong
suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.
Thái Nguyên, tháng 9 năm 2014
Tác giả luận văn

Hoàng Văn Cụm


iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ ii
MỤC LỤC .................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................... viii
MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................. 2
3. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................... 2
4. Đối tượng nghiên cứu................................................................................. 3

3.2. Đặc điểm cấu trúc tổ thành tầng cây gỗ ................................................. 36
3.2.1. Công thức tổ thành tầng cây gỗ trạng thái IIa ...................................... 36
3.2.2. Công thức tổ thành tầng cây gỗ trạng thái IIb ...................................... 41
3.3. Đánh giá sự biến động thành phần loài giữa các nhóm cây.................... 48
3.4. Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học của quần hợp cây gỗ.......................... 50
3.5. Nghiên cứu một số quy luật phân bố và tương quan .............................. 51
3.5.1. Quy luật phân bố số cây theo đường kính N/D1,3 ................................ 51
3.5.2. Quy luật phân bố số cây theo chiều cao N/Hvn .................................... 54
3.5.3. Tương quan giữa chiều cao với đường kính (Hvn/D1,3)........................ 56
3.6. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh................................................................. 60
3.6.1. Đặc điểm cấu trúc tổ thành mật độ cây tái sinh................................... 60
3.6.2. Chất lượng và ngồn gốc cây tái sinh ................................................... 65
3.6.3. Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao.......................................... 67
3.6.4. Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học lớp cây tái sinh ............................... 70
3.7. Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật.......................................................... 71


v

3.7.1. Trạng thái IIa ...................................................................................... 71
3.7.2. Trạng thái IIb ...................................................................................... 74
KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ..................................................... 78
1. Kết luận.................................................................................................... 78
1.1. Cấu trúc tổ thành sinh thái tầng cây gỗ .................................................. 78
1.2. Nghiên cứu một số quy luật phân bố và tương quan .............................. 78
1.3. Đặc điểm tái sinh tự nhiên ..................................................................... 79
1.4. Đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh ...................................................... 79
2. Tồn tại ...................................................................................................... 80
3. Kiến nghị.................................................................................................. 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 81


Bảng 2.1. Ký hiệu độ nhiều (độ dầy rậm) thảm tươi ..................................... 33
Bảng 3.1. Chỉ số IVI tầng cây gỗ trạng thái IIa ............................................. 37
Bảng 3.2. Chỉ số IVI tầng cây gỗ nhỡ trạng thái IIa ...................................... 39
Bảng 3.3. Chỉ số IVI tầng cây gỗ trạng thái IIb ............................................. 42
Bảng 3.4. Chỉ số IVI tầng cây gỗ nhỡ trạng thái IIb ...................................... 44
Bảng 3.5. Chỉ số tương đồng về thành phần loài ở hai trạng thái rừng.......... 48
Bảng 3.6. Chỉ số tương đồng về thành phần loài trạng thái IIa ..................... 48
Bảng 3.7. Chỉ số tương đồng về thành phần loài trạng thái IIb ...................... 49
Bảng 3.8. Chỉ số đa dạng sinh học của trạng thái rừng IIa............................. 50
Bảng 3.9. Chỉ số đa dạng sinh học của trạng thái rừng IIb ............................ 51
Bảng 3.10. Phân bố N/D1,3 hai trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu ......... 52
Bảng 3.11.Phân bố N/Hvn hai trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu........... 55
Bảng 3.12. Kết quả phương trình tương quan H/D1,3 hai trạng thái rừng ...... 57
Bảng 3.13.Thống kê các giá trị phương trình tương quan H/D1,3 .................. 58
Bảng 3.14. Cấu trúc tổ thành, mật độ cây tái trạng thái rừng IIa.................... 61
Bảng 3.15. Cấu trúc tổ thành, mật độ cây tái trạng thái rừng IIb ................... 63
Bảng 3.16. Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh ở trạng thái IIa ................. 65
Bảng 3.17. Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh ở trạng thái IIb ................. 66
Bảng 3.18. Phân bố số cây theo cấp chiều cao trạng thái IIa ......................... 68
Bảng 3.19. Phân bố số cây theo cấp chiều cao trạng thái IIb ......................... 69
Bảng 3.20. Chỉ số đa dạng sinh học tầng cây tái sinh ở hai trạng thái rừng... 70


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1. Biểu đồ phân bố N/D1,3 cho đối tượng nghiên cứu ........................ 53
Hình 3.2. Biểu đồ phân bố N/Hvn cho đối tượng nghiên cứu ...................... 56

nhiên là rất cần thiết trong đó, nghiên cứu cấu trúc thảm thực vật rừng là một
khâu cơ bản không thể thiếu, nó cho phép đưa ra những quyết định quan trọng
như: để rừng tái sinh tự nhiên hay trồng bổ sung, nếu trồng bổ sung thì trồng
loài gì, trồng với mật độ nào, kích thước cây con là bao nhiêu và trồng bổ
sung theo đám hay trồng đều trên khắp diện tích?


2

Quang Bình là một huyện cách trung tâm thành phố Hà Giang khoảng
120 km, nằm trong khu vực vùng Đông Bắc Việt Nam nơi đây rừng tự nhiên
đã bị tàn phá một cách nghiêm trọng do những tác động của con người như:
đốt nương làm rẫy, chăn thả gia súc, khai thác gỗ củi…. Kết quả điều tra đã
cho thấy, rừng nguyên sinh trên khu vực nghiên cứu đã bị phá huỷ hoàn toàn,
thay vào đó là các trạng thái thảm thực vật thứ sinh nhân tác: trảng cỏ, trảng
cây bụi, rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên và rừng trồng nhân tạo. Vấn đề đặt ra
là phải làm gì để xúc tiến phục hồi thảm thực vật rừng tự nhiên trên địa bàn.
Trước thực tiễn đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu
đặc điểm cấu trúc các trạng thái thảm thực vật thứ sinh phục hồi tự nhiên
tại huyện Quang Bình, tỉnh Hà Giang” nhằm đánh giá thực trạng và đặc
điểm cấu trúc của các trạng thái thảm thực vật thứ sinh phục hồi tự nhiên tại
khu vực nghiên cứu làm cơ sở khoa học đề xuất các giải pháp xúc tiến quá
trình phục hồi nhằm nâng cao chất lượng rừng và các quá trình diễn ra trong
hệ sinh thái rừng tự nhiên.
2. Mục đích nghiên cứu
Góp phần nghiên cứu quá trình tái sinh tự nhiên làm cơ sở khoa học
cho việc đề xuất giải pháp lâm sinh thúc đẩy nhanh quá trình diễn thế và nâng
cao chất lượng của rừng phục hồi.
3. Mục tiêu nghiên cứu
3.1. Về lý luận

pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp nhằm phục hồi rừng phục vụ cho công tác
bảo tồn đa dạng sinh học tại huyện Quang B́nh, tỉnh Hà Giang.


4

Chương 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan những vấn đề nghiên cứu
1.1.1. Những nghiên cứu trên Thế giới
1.1.1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng
Cấu trúc rừng là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các thành phần sinh vật
trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc điểm sinh thái khác nhau có
thể cùng sinh sống hoà thuận trong một khoảng không gian nhất định trong
một giai đoạn phát triển của rừng. Cấu trúc rừng vừa là kết quả vừa là sự thể
hiện các mối quan hệ đấu tranh sinh tồn và thích ứng lẫn nhau giữa các thành
phần trong hệ sinh thái với nhau và với môi trường sinh thái. Cấu trúc rừng
bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi.
* Cơ sở sinh thái về cấu trúc rừng
Quy luật về cấu trúc rừng là cơ sở quan trọng để nghiên cứu sinh thái
học, sinh thái rừng và đặc biệt là để xây dựng những mô hình lâm sinh cho hiệu
quả sản xuất cao. Trong nghiên cứu cấu trúc rừng người ta chia ra làm 3 dạng
cấu trúc là: cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc
của thảm thực vật là kết quả của quá trình đấu tranh sinh tồn giữu thực vật với
thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu
trúc rừng chính là hình thức bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh
thái rừng, thực tế cấu trúc rừng nó có tính quy luật và theo trật tự của quần xã.
Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mưa nhiệt đới đã được
Richards, P. W. (1952), Baur, G. N. (1964), Odum, E. P. (1971)… tiến hành.
Những nghiên cứu này đã nêu lên quan điểm, các khái niệm và mô tả định



6

(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 loài thân thảo còn có nhiều loại dây leo cùng
nhiều loài thực vật phụ sinh trên thân hoặc cành cây.
Hiện nay, nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật rừng đã dựa vào các
đặc trưng như cấu trúc và dạng sống, độ ưu thế, kết cấu hệ thực vật hoặc năng
suất thảm thực vật. Ngay từ đầu thế kỷ 19, Humboldt và Grinsebach đã sử
dụng dạng sinh trưởng của các loài cây ưu thế và kiểu môi trường sống của
chúng để biểu thị cho các nhóm thực vậy. Phương pháp của Humboldt và
Grinsebach được các nhà sinh thái học Đan Mạch (Warming, 1094;
Raunkiaer, 1934) tiếp tục phát triển.
Raunkiaer đã phân chia các loài cây hình thành thảm thực vật thành các
dạng sống và các phổ sinh học (phổ sinh học là tỉ lệ phần trăm các loài cây
trong quần xã có các dạng sống khác nhau). Tuy nhiên, nhiều nhà sinh thái
học cho rằng phân loại hình thái, các phổ dạng sống của Raunkiaer kém ý
nghĩa hơn các dạng sinh trưởng của Humboldt và Grinsebach. Trong các loại
rừng dựa theo cấu trúc và dạng sống của thảm thực vật, phương pháp dựa vào
hình thái bên ngoài của thảm thực vật được sử dụng nhiều nhất.
Karft (1884) lần đầu tiên đưa ra hệ thống phân cấp cây rừng, ông phân
chia cây rừng thành 5 cấp dựa vào khả năng sinh trưởng, kích thước và chất
lượng cây rừng. Phân cấp của Karft phản ánh được tình hình phân hoá cây
rừng, tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản và dễ áp dụng nhưng chỉ phù hợp
với rừng thuần loài đều tuổi. Việc phân cấp cây rừng cho rừng tự nhiên hỗn
loài nhiệt đới là một vấn đề phức tạp, cho đến nay vẫn chưa có tác giả nào
đưa ra phương án phân cấp cây rừng cho rừng nhiệt đới tự nhiên được chấp
nhận rộng rãi.


8

Khác với xu hướng phân loại rừng theo cấu trúc và ngoại mạo chủ yếu
mô tả rừng ở trạng thái tĩnh. Trên cơ sở nghiên cứu rừng ở trạng thái động,
Melekhov đã nhấn mạnh sự biến đổi của rừng theo thời gian, đặc biệt là sự
biến đổi của tổ thành loài cây trong lâm phần qua các giai đoạn khác nhau
trong quá trình phát sinh phát triển của rừng.
Việc định lượng các đặc điểm cấu trúc rừng đã được tác giả trên thế
giới sử dụng trong quá trình nghiên cứu các hệ sinh thái rừng tự nhiên, kể cả
các hệ sinh thái rừng tự nhiên vùng nhiệt đới (Weidelt 1968, Brun 1969, H.
Lamprecht 1969).
Phương pháp phân tích lâm sinh đã được Lamprecht, H. (1969) [67] mô
tả chi tiết. Các tác giả nghiên cứu rừng tự nhiên vùng nhiệt đới sau đó đã vận
dụng phương pháp này và mở rộng thêm những chỉ tiêu định lượng mới cho
phân tích cấu trúc rừng tự nhiên như Kammesheidt (1994) [66].
Tóm lại, trên thế giới các công trình nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc
rừng nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú đa dạng, có nhiều
công trình nghiên cứu công phu đã đem lại hiệu quả cao trong kinh doanh rừng.
1.1.1.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng
Như chúng ta đã biết tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính
đặc thù của hệ sinh thái rừng, biểu hiện của nó là sự xuất hiện của một thế hệ
cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng như: Dưới tán
rừng, lỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác, đất rừng sau nương rẫy. Vai
trò lịch sử của lớp cây tái sinh là thay thế thế hệ cây già cỗi. Vì vậy, tái sinh
rừng được hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản của
rừng chủ yếu là tầng cây gỗ [25], [26], [71].


9


(1950) đã đề nghị một phương pháp “điều tra chẩn đoán” mà theo đó kích
thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở
các trạng thái rừng khác nhau.
Các công trình nghiên cứu về phân bố tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới
đáng chú ý là công trình nghiên cứu của Richards, P.W. (1952), Bernard Rollet
(1974) tổng kết các kết quả nghiên cứu về phân bố số cây tái sinh tự nhiên đã
nhận xét: trong các ô có kích thước nhỏ (1 x 1 m; 1 x 1,5 m) 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 Tayloer (1954), Barnard (1955) xác định số lượng cây
tái sinh trong rừng nhiệt đới thiếu hụt cần thiết phải bổ sung bằng trồng rừng
nhân tạo. Ngược lại, các tác giả nghiên cứu về tái sinh tự nhiên rừng nhiệt đới
Châu á như Budowski (1956), Bava (1954), Atinot (1965) lại nhận định dưới
tán rừng nhiệt đới nhìn chung có đủ số lượng cây tái sinh có giá trị kinh tế, do
vậy các biện pháp lâm 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) [13].
Lamprecht, H. (1969) [67] căn cứ vào nhu cầu ánh sáng của các loài
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.
Đối với rừng nhiệt đới thì các nhân tố sinh thái như nhân tố ánh sáng
(thông qua độ tàn che của rừng), độ ẩm của đất, kết cấu quần thụ, cây bụi,
thảm tươi là những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tái sinh rừng,
cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu, đề cập đến vấn đề này. Tác
giả Baur, G. N. (1976) [2] cho rằng, sự thiếu hụt ánh sáng ảnh hưởng đến phát
triển của cây con còn đối với sự nảy mầm và phát triển của cây mầm ảnh


11

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

Xishuangbanna tỉnh Vân Nam, Trung Quốc nhận xét: tại Baka khi nương rẫy
bỏ hoá được 3 năm thì có 17 họ, 21 chi, 21 loài thực vật, bỏ hoá 19 năm thì có
60 họ, 134 chi, 167 loài. (dẫn theo Phạm Hồng Ban, 2000) [1].
Tóm lại, kết quả nghiên cứu tái sinh tự nhiên của thảm thực vật rừng
trên thế giới cho chúng ta những 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 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.
1.1.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam
1.1.2.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng
Đã có nhiều công trình khoa học của nhiều tác giả tập trung vào các đặc
điểm cấu trúc của các kiểu rừng tự nhiên, rừng trồng nhằm phục vụ cho việc
kinh doanh rừng lâu dài và ổn định, nhiều tác giả đã đi sâu vào mô phỏng các
cấu trúc rừng từ đơn giản đến phức tạp bằng các mô hình.
Trần Ngũ Phương (1970) [30] đã đề cập tới một hệ thống phân loại,
trong đó rất chú ý tới việc nghiên cứu quy luật diễn thế rừng.
Ngày nay, hệ thống phân loại thảm thực vật UNESCO (1973) [75]
được coi là khung phân loại chung cho TTV trên trái đất. Hệ thống phân loại
này dựa vào cấu trúc ngoại mạo với sự bổ sung của các thông tin chung về
sinh thái, địa lý. Thảm thực vật chia thành 5 lớp quần hệ: 1. Lớp quần hệ rừng
kín; 2. Lớp quần hệ rừng thưa; 3. Lớp quần hệ cây bụi; 4. Lớp quần hệ cây
bụi lùn và các quần xã gần gũi; 5. Lớp quần hệ cây thảo. Trong lớp quần hệ


13

cây bụi chia ra thành 2 phân lớp: phân lớp quần hệ cây bụi chủ yếu thường
xanh và phân lớp quần hệ cây bụi chủ yếu rụng lá. Trong mỗi phân lớp này
được chia thành nhiều nhóm quần hệ và quần hệ thảm cây bụi.
Thái Văn Trừng (1978) [60] khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh

sử dụng phương pháp định lượng để xác định giới hạn Đào Công Khanh
(1996) [24] đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng lá rộng
thường xanh ở Hương Sơn, Hà Tĩnh làm cơ sở đề xuất một số biện pháp lâm
sinh phục vụ khai thác và nuôi dưỡng rừng.
Nguyễn Anh Dũng (2000) [15] đã tiến hành nghiên cứu một số đặc
điểm cấu trúc tầng cây gỗ cho hai trạng thái rừng là IIA và IIIA1 ở lâm trường
Sông Đà - Hoà Bình.
Bùi Thế Đồi (2001) [17] đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm
cấu trúc quần xã thực vật rừng trên núi đá vôi tại ba địa phương ở miền
Bắc Việt Nam.
Vũ Đình Phương, Đào Công Khanh (2001) [33] thử nghiệm phương
pháp nghiên cứu một số quy luật cấu trúc, sinh trưởng phục vụ điều chế rừng
lá rộng, hỗn loại thường xanh ở Kon Hà Nừng - Gia Lai cho rằng đa số loài
cây có cấu trúc đường kính và chiều cao giống với cấu trúc tương ứng của
lâm phần, đồng thời cấu trúc của loài cũng có những biến động.
Về nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng thì việc mô hình hoá cấu trúc
đường kính (D1.3) được nhiều người quan tâm nghiên cứu và biểu diễn chúng
theo các dạng hàm phân bố xác suất khác nhau, nổi bật là các công trình của
các tác giả như: Đồng Sĩ Hiền (1974) [19] dùng hàm Meyer và hệ đường cong


15

Poisson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ đường kính cho rừng tự
nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam.
Nguyễn Hải Tuất (1982, 1986) [48, 49] đã sử dụng hàm phân bố giảm,
phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và áp dụng quá trình
Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể rừng.
Trần Văn Con (1991) [6] đã áp dụng hàm Weibull để mô phỏng cấu
trúc đường kính cho rừng khộp ở Đăklăk.