ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN CÔNG HOAN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CÁC TRẠNG THÁI
THẢM THỰC VẬT THỨ SINH PHỤC HỒI TỰ NHIÊN TẠI TRẠM
ĐA DẠNG SINH HỌC MÊ LINH TỈNH VĨNH PHÚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thái Nguyên, 2008


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN CÔNG HOAN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CÁC TRẠNG THÁI
THẢM THỰC VẬT THỨ SINH PHỤC HỒI TỰ NHIÊN TẠI TRẠM
ĐA DẠNG SINH HỌC MÊ LINH TỈNH VĨNH PHÚC
Chuyên ngành: Lâm học
Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Văn Sinh

Thái Nguyên, 2008


Tác giả

Nguyễn Công Hoan

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn


MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt

i

Danh mục các bảng

ii

Danh mục các hình

iii

ĐẶT VẤN ĐỀ

1


18

NGHIÊN CỨU
18

2.1. Điều kiện tự nhiên
2.1.1. Vị trí địa lý

18

2.1.2. Địa hình

18

2.1.3. Địa chất và thổ nhưỡng

20

2.1.4. Khí hậu thuỷ văn

20

2.1.5. Tài nguyên động thực vật rừng

22
26

2.2. Tình hình dân sinh kinh tế
Chương 3 - MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.3. Giới hạn về nội dung nghiên cứu

28
28

3.3. Nội dung nghiên cứu
3.3.1. Đặc điểm cấu trúc tổ thành

28

3.3.2. Một số đặc điểm cấu trúc ngang

28

3.3.3. Một số đặc điểm cấu trúc đứng

28

3.3.4. Tương quan giữa chiều cao vút ngọn với đường kính ngang ngực

28

3.3.5. Một số đặc điểm tái sinh

28

3.4. Để xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm bảo tồn và

29


48

4.2. Đặc điểm cấu trúc tổ thành sinh thái
4.2.1. Chỉ số IVI và công thức tổ thành sinh thái trong quần hợp cây gỗ

49

4.2.2. Đánh giá sự biến động thành phần loài giữa các nhóm cây

59

4.2.3. Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học của quần hợp cây gỗ

61

4.2.4. Đặc điểm cấu trúc tầng phiến

62

4.3. Một số đặc điểm cấu trúc ngang

63

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn


4.3.1. Phân bố loài theo các nhóm tần số xuất hiện


78

4.6.2. Đặc điểm cấu trúc tổ thành mật độ cây tái sinh

79

4.6.3. Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh

81

Chương 5 - KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ - ĐỀ XUẤT

83

TÀI LIỆU THAM KHẢO

87

PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Hvn

Chiều cao vút ngọn


Tiết diện ngang/ha

G%

% tiết diện ngang

IVI

Chỉ số tổ thành sinh thái tầng cây gỗ

SI

Chỉ số tương đồng về thành phần loài cây

Shannon

Chỉ số đa dạng sinh học

TTV

Thảm thực vật

TN

Tự nhiên

NR

Nương rẫy



38

4.1

Tổng số loài và loài ưu thế sinh thái ở hai TTV

50

4.2.

Kết quả các loài cây gỗ có chỉ số IVI > 5% ở hai TTV

51

4.3

Tổ thành, mật độ tầng cây cao TTV sau NR

52

4.4

Tổ thành, mật độ tầng cây nhỡ TTV sau NR

54

4.5

Tổ thành, mật độ tầng cây cao TTV sau KTK


62

4.11

Phân bố số loài theo cấp đường kính ở hai TTV

66

4.12

Phân bố số cây theo cấp đường kính ở hai TTV

68

4.13

Phân bố số cây theo cấp chiều cao ở hai TTV

70

4.14

Phân bố số loài theo cấp chiều cao ở hai TTV

72

4.15

Kết quả các phương trình tương quan H/D hai TTV

http://www.lrc-tnu.edu.vn


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Nội dung

Trang

2.1

Bản đồ Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh, Vĩnh Phúc

19

3.1

Sơ đồ ô tiêu chuẩn cấp I với các ô cấp II và cấp III

31

3.2

Sơ đồ phân bố OTC tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh

33

4.1


Phân bố số loài theo nhóm tần số ở TTV sau NR

63

4.7

Phân bố số loài theo nhóm tần số ở TTV sau KTK

64

4.8

Đồ thị phân bố số loài theo cấp đường kính ở hai TTV

67

4.9

Đồ thị phân bố số cây theo cấp đường kính của hai TTV

68

4.10

Đồ thị phân bố số cây theo cấp chiều cao ở hai TTV

71

4.11


tích rừng tự nhiên của nước ta là 14 triệu ha, tương đương với độ che phủ là
43%, đến năm 1990 tổng diện tích rừng nước ta chỉ còn là 9,175 triệu ha, tương
đương với độ che phủ là 27,2%. Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến mất rừng là do
chiến tranh, khai thác bừa bãi, đốt nương làm rẫy. Từ khi Chính phủ có chỉ thị
286/TTg (năm 1996) cấm khai thác rừng tự nhiên, tốc độ phục hồi rừng đã trở
nên khả quan hơn. Năm 2003 tổng diện tích rừng nước đã là 12 triệu ha, tương
đương với và độ che phủ là 36,1%, trong đó rừng tự nhiên chiếm 10 triệu ha và
rừng trồng chiếm 2 triệu ha.
Để đạt được kết quả như trên, Chính phủ đã giao quyền sử dụng đất rừng
cho các tổ chức, các cá nhân và hộ gia đình trồng, chăm sóc và quản lý bảo vệ.
Những chính sách này đã góp phần tích cực trong việc làm tăng diện tích rừng,
giảm diện tích đất trống đồi trọc và rừng đã dần phục hồi trở lại. Có được kết
quả đó là do những cơ chế chính sách trên của Chính phủ đã bước đầu tạo được
sự chuyển biến theo hướng xã hội hoá nghề rừng, làm cho rừng có chủ và người
dân đã chủ động tham gia quản lý bảo vệ phát triển rừng.
Rừng tự nhiên của nước ta rất lớn, do đó việc nghiên cứu xây dựng cơ sở
khoa học cho công tác quản lý, bảo vệ, phục hồi và sử dụng hợp lý rừng tự nhiên
là rất cần thiết trong đó nghiên cứu cấu trúc thảm thực vật rừng là một khâu cơ
bản không thể thiếu. Đối với công tác phục hồi rừng tự nhiên, nghiên cứu cấu
trúc rừng 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
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn


nào, kích thước cây con là bao nhiêu và trồng bổ sung theo đám hay trồng đều
trên khắp diện tích?
Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh tỉnh Vĩnh Phúc thuộc Viện Sinh thái và

các hệ sinh thái và các mối quan hệ qua lại giữa các thành phần bên trong và bên
ngoài hệ sinh thái đã được nhiều tác giả khái quát dưới dạng các mô hình.
Cùng với sự phát triển của tin học, nhiều mô hình toán học từ đơn giản đến
phức tạp đã được đưa vào định lượng hoá các quy luật của tự nhiên. Nhưng với
hệ sinh thái rừng nhiệt đới vẫn còn là sự bí ẩn đối với các nhà nghiên cứu. Có
thể điểm qua một số công trình trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài
nghiên cứu như sau.
1.1. Trên thế giới
1.1.1. Những 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.
1.1.1.1. 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 giữa thực vật với thực
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn


vật và giữa thực 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,

http://www.lrc-tnu.edu.vn


P. W. Richards (1959, 1968, 1970) [35] đã phân biệt tổ thành rừng mưa
nhiệt đới làm hai loại là rừng mưa hỗn hợp và rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài
cây đơn giản. Cũng theo tác giả thì rừng mưa thường có nhiều tầng (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 vật. Phương pháp của Humboldt và Grinsebach được các
nhà sinh thái học Đan Mạch (Warming, 1094; Raunkiaer, 1934) tiếp tục phát
triển.
Raunkiaer (1934) 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.
Kraft (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 Kraft 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.

hình thành một hướng theo ngoại mạo sinh thái.
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 (1950) 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.

6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn


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 H. Lamprecht (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], Nguyen Van Sinh (2000)
[72].
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.
1.1.2. Những 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

Về phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy
mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927) với diện tích ô đo đếm thông
thường từ 1 đến 4 m2. Diện tích ô đo đếm nhỏ nên thuận lợi trong điều tra nhưng số
lượng ô phải đủ lớn mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Để giảm sai số
trong khi thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (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 P.W. Richards (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 m x 1 m; 1 m 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
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn


để bảo vệ và phát triển cây tái sinh có sẵn dưới tán rừng (dẫn theo Nguyễn Duy
Chuyên, 1995) [13].
Tác giả H. Lamprecht (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,

khác nhau phụ thuộc vào mức độ, tần số canh tác của khu vực đó (dẫn theo Phạm
Hồng Ban, 2000) [1].
Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy từ 1 20 năm ở vùng Tây Bắc Ấn Độ, Ramakrishnan (1981-1992) đã cho biết chỉ số đa
dạng loài rất thấp. Chỉ số loài ưu thế đạt đỉnh cao nhất ở pha đầu của quá trình diễn
thế và giảm dần theo thời gian bỏ hoá. Long Chun và cộng sự (1993) đã nghiên cứu
đa dạng thực vật ở hệ sinh thái nương rẫy tại 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.
1.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam
1.2.1. Những 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.
Theo 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.
Thái Văn Trừng (1978) [60] khi nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh
mưa ẩm nhiệt đới nước ta đã đưa ra mô hình cấu trúc tầng vượt tán, tầng ưu thế
sinh thái, tầng dưới tán, tầng cây bụi và tầng cỏ quyết.
10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

http://www.lrc-tnu.edu.vn