Bộ giáo dục và đào tạo

Bộ nông nghiệp và PTnT

Trường đại học lâm nghiệp
---------------------------------------

Phùng đình trung

nghiên cứu và so sánh một số đặc điểm về cấu trúc
và đa dạng loài của các trạng thái rừng
giàu ở Bắc và Nam đèo Hải Vân

Luận Văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp

Hà Tây, 2007


Bộ giáo dục và đào tạo

Bộ nông nghiệp và PTNT

Trường đại học lâm nghiệp
---------------------------------------

Phùng đình trung

nghiên cứu và so sánh một số đặc điểm về cấu trúc
và đa dạng loài của các trạng thái rừng
giàu ở Bắc và Nam đèo Hải Vân


trong của hệ sinh thái. Trên quan điểm sản lượng thì cấu trúc rừng phản ánh
sức sản xuất của rừng theo điều kiện lập địa.
Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc tổ thành, cấu trúc tầng
thứ, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc theo mặt phẳng nằm ngang… Nhìn
chung, nghiên cứu cấu trúc đã chuyển từ mô tả định tính sang phân tích định
lượng dưới dạng mô hình toán học nhằm khái quát hoá các quy luật của tự
nhiên. Trong đó, các quy luật phân bố, tương quan của một số nhân tố điều tra
được quan tâm nghiên cứu.


4

1.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng
1.2.1. Trên thế giới
1.2.1.1. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N-D1.3)
Đây là quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần. Hầu hết các tác giả
đều sử dụng hàm toán học để mô phỏng cho quy luật phân bố này. Có thể
điểm qua một số công trình tiêu biểu như sau:
Meyer (1934), sử dụng phương trình toán học có dạng đường cong giảm
liên tục để mô tả phân bố số cây theo cỡ đường kính, về sau gọi là phương trình
Meyer hay hàm Meyer (dẫn theo Hoàng Thị Phương Lan, 2004 [21]).
Naslund (1936-1937) đã xác lập luật phân bố Chiarlier kiểu A để nắn
phân bố số cây theo cỡ kính của các lâm phần rừng thuần loài đều tuổi (dẫn
theo Phạm Ngọc Giao, 1995 [9]).
Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường
kính loài Thông theo mô hình của Schumacher và Coile (dẫn theo Bùi Văn
Chúc, 1995 [5]). Còn Loestch (1973) đã dùng hàm Beta để nắn các phân bố
thực nghiệm (dẫn theo Trần Cẩm Tú, 1999 [39]).
Diatchenko, Z.N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây
theo cỡ đường kính lâm phần Thông Ôn đới. J.L.F Batista và H.T.Z Docouto

Các tác giả [11] Naslund, M (1929); Assmanm, E (1936); Hohenadl, W
(1936); Prodan, M (1944); Meyer, H.A (1952) khi nghiên cứu quan hệ H/D đã
đề nghị các dạng phương trình:
h  a  b1 .d  b2 .d 2
h  1,3 

(1.1)

d2

a  b.d 2

(1.2)

h  a  b. log d

(1.3)

h  k .d b

(1.4)


6

Petterson, H (1955) (dẫn theo Nguyễn Trọng Bình, 1996 [15]) đề xuất
sử dụng phương trình:
1
3


Dt  a  b.D1.3

(1.7)

1.2.2. Ở Việt Nam
1.2.2.1. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N-D1.3)
Ở nước ta, vài ba thập kỷ trở lại đây, nghiên cứu qui luật phân bố số
cây theo cỡ kính mới được các nhà lâm sinh học quan tâm. Cụ thể:
Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] dùng hàm Meyer và họ đường cong Pearson
để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo đường kính làm cơ sở cho việc lập
biểu thể tích và độ thon cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam.
Nguyễn Hải Tuất (1975, 1982, 1990) [40], [41], [42] đã sử dụng hàm
phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và
vận dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể.


7

Nguyễn Văn Trương (1983) [37] đã thử nghiệm dùng các hàm mũ,
Logarit và phân bố Pearson để biểu thị cấu trúc số cây theo cấp kính của rừng
tự nhiên hỗn loài, kết quả cho thấy chỉ có riêng phân bố Pearson không đem
lại hiệu quả cao.
Bảo Huy (1988, 1993) [16], [17] thử nghiệm 5 dạng phân bố lý thuyết
là Poisson, Khoảng cách, Hình học, Meyer và Weibull để mô phỏng cấu trúc
rừng Bằng Lăng ở Tây Nguyên.
Trần Văn Con (1991), Lê Minh Trung (1991) [35] đã thử nghiệm một
số phân bố xác suất mô tả phân bố N-D1.3 đều cho nhận xét là phân bố
Weibull thích hợp nhất cho rừng tự nhiên ở Đắc Lắc.
Nguyễn Ngọc Lung (1991) [24] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên
ở Hương Sơn, Kon Hà Nừng và một số địa phương khác thấy rằng: phân bố

(1996) [19] đã nghiên cứu phân bố N-Hvn để tìm tầng tích tụ tán cây. Các tác
giả đều đi đến nhận xét chung là phân bố N-Hvn có dạng một đỉnh, nhiều đỉnh
phụ hình răng cưa và mô tả thích hợp bằng hàm Weibull.
Lê Sáu (1996) [32] cũng đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng quy
luật phân bố N-Hvn ở rừng tự nhiên Kon Hà Nừng – Tây Nguyên và đi đến kết
luận: Hàm Weibull rất phù hợp để mô phỏng phân bố N-Hvn thực nghiệm.
Trần Cẩm Tú (1999) [39] khi nghiên cứu quy luật phân bố N-Hvn đã sử
dụng phương pháp vẽ phẫu diện đồ đứng của rừng kết hợp với việc sử dụng
hàm Weibull để nắn phân bố N-Hvn, kết quả cho thấy hàm Weibull mô phỏng
tốt cho quy luật cấu trúc N-Hvn ở đây.
Nguyễn Thành Mến (2005) [25] sử dụng các hàm Weibull, Meyer và
hàm Khoảng cách để mô phỏng quy luật phân bố N-Hvn thực nghiệm ở các
khu rừng tự nhiên lá rộng thường xanh sau khai thác ở Phú Yên, kết quả cho
thấy hàm Meyer và hàm Khoảng cách tỏ ra không phù hợp, riêng hàm
Weibull với độ mềm dẻo hơn đã mô phỏng tốt cho quy luật phân bố N-Hvn.


9

1.2.2.3. Quy luật tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang
ngực (Hvn/D1.3)
Quy luật tương quan giữa H/D là quy luật cơ bản và quan trọng trong
hệ thống các quy luật cấu trúc lâm phần. Việc nghiên cứu mối quan hệ này có
ý nghĩa đặc biệt quan trọng và được nhiều tác giả quan tâm. Có thể kể đến
một số công trình nghiên cứu sau:
Đồng Sỹ Hiền (1974) [10] khi nghiên cứu rừng tự nhiên nước ta đã thử
nghiệm 5 dạng phương như sau:
h  a 0  a1 .d  a 2 .d 2

(1.8)

h  a  b. log d

(1.14)

log h  a  b. log d

(1.15)

log h  a  b.d

(1.16)

Kết quả lựa chọn được hàm (1.15) là phù hợp nhất.


10

Đào Công Khanh (1996) [19], Trần Cẩm Tú (1999) [39] đã chọn
phương trình LogHvn = a + b.logD1.3 để biểu diễn quan hệ Hvn/D1.3 cho rừng
tự nhiên hỗn loài ở Hương Sơn - Hà Tĩnh.
Hoàng Văn Dưỡng (2000) [7] đã sử dụng các dạng hàm (1.14), (1.15),
(1.16) để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1.3 cho các lâm phần Keo lá tràm ở một số
tỉnh khu vực Miền Trung. Kết quả, tác giả đã lựa chọn quan hệ dạng hàm
(1.14) để biểu thị mối quan hệ Hvn/D1.3.
Nguyễn Thành Mến (2005) [25] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên lá
rộng thường xanh sau khai thác ở tỉnh Phú Yên đã sử dụng các hàm:
h  a 0  a1 .d  a 2 .d 2

(1.17)


nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác ở Hương Sơn, Hà Tĩnh.
Nhìn chung, các tác giả trong nước khi xây dựng mối tương quan đều
có cùng quan điểm, tương quan Dt/D1.3 sử dụng phương trình đường thẳng là
thích hợp nhất. Trên cơ sở đó, dự đoán diện tích tán bình quân và xác định
mật độ tối ưu cho từng lâm phần.

1.3. Nhận thức về đa dạng sinh học
Đa dạng của sự sống trên trái đất từ lâu đã được con người tìm hiểu,
khám phá và tiếp tục được bàn luận cho tới ngày nay. Qua thời gian, nhận
thức sơ khai về ĐDSH đã được hình thành, những thắc mắc: Đa dạng sinh
học là gì? Điều gì tạo nên sự ĐDSH? Phân bố ĐDSH ra sao? Giá trị của nó là
gì?... đã dần có lời giải đáp.
Thuật ngữ ĐDSH (Biodiversity) xuất hiện đầu tiên trong bài viết của
Lovejoy (1980), Norse và McManus (1980), lúc này ĐDSH được hiểu là tổng
số các loài sinh vật đang tồn tại. Sau đó, thuận ngữ này còn tiếp tục được nhắc
đến và bàn luận nhiều trên các diễn đàn khoa học, như trong công trình của
Wilson (1982), chương trình môi trường của Liên Hợp Quốc (1987)… cho tới
khi Hội nghị thượng đỉnh thế giới về môi trường và phát triển bền vững ở Rio
De Janero Brazin diễn ra thì khái niệm hoàn chỉnh về ĐDSH mới được đưa ra.
Theo khái niệm này, ĐDSH được hiểu là “Sự phong phú của mọi cơ thể
sống có từ tất cả các nguồn trong các hệ sinh thái trên cạn, dưới nước, ở biển
và mọi tổ hợp sinh thái mà chúng tạo nên”[30].
ĐDSH bao gồm 3 cấp độ:
+ Đa dạng di truyền (Genetic diversity): là sự phong phú những biến dị
trong cấu trúc di truyền của các cá thể bên trong loài hoặc giữa các loài,
những biến dị di truyền bên trong hoặc giữa các quần thể.


12


13

thực vật của các tác giả trong và ngoài nước. Tuy nhiên, dưới đây chỉ điểm qua
một số công trình nghiên cứu hệ thực vật và thảm thực vật tiêu biểu liên quan
đến nội dung nghiên cứu của đề tài.
1.4.1. Trên thế giới
Các công trình nghiên cứu về hệ thực vật đầu tiên trên thế giới bắt đầu
xuất hiện vào thế kỷ 19 - 20, điển hình như: Thực vật chí Hồng Kông (1861),
Thực vật chí Australia (1866), Thực vật chí vùng Tây Bắc và Trung tâm Ấn Độ
(1874), Thực vật chí Ấn Độ, gồm 7 tập (1872), Thực vật chí Miến Điện (1877),
Thực vật chí Malaysia (1922 - 1925), Thực vật chí Hải Nam (1972 - 1977),
Thực vật chí Đông Nam (1977). Ở Nga, A.I Tolmachop (1928 - 1932) khi
nghiên cứu hệ thực vật rừng nhiệt đới đưa ra nhận định, số loài trong một hệ
thực vật thường là 1500 - 2000 loài (dẫn theo Nguyễn Bá Thụ, 1995 [34]).
1.4.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, một số công trình nghiên cứu về thực vật mới chỉ bắt đầu
xuất hiện từ nửa đầu thế kỷ XX. Trong giai đoạn này, các công trình chủ yếu là
của các tác giả người nước ngoài và được nghiên cứu theo hướng kiểm kê
thành phần loài trên phạm vi không gian rộng lớn.
Trước hết, cần phải kể đến bộ Thực vật chí đại cương Đông Dương, gồm
7 tập của tác giả người Pháp Lecomte et al (1905 - 1952). Trong công trình
này, tác giả đã kiểm kê được 7004 loài thực vật bậc cao có mạch, thuộc 1850
chi, 290 họ, trong đó có 64 chi đặc hữu chiếm 3% tổng số chi và 2084 loài đặc
hữu, chiếm 17,5% tổng số loài (Nguyễn Nghĩa Thìn, 1990). Sau đó, dựa vào bộ
sách này, năm 1965, T. Pocs đã thống kê hệ thực vật miền Bắc Việt Nam có
5190 loài với tỷ lệ các loài đặc hữu cao, đồng thời, tác giả đi sâu phân tích cấu
trúc hệ thống cũng như dạng sống và các yếu tố địa lý của hệ thực vật này [29].
Cũng trong cùng năm đó, trong công trình nghiên cứu ngành rêu (Bryophyta),
T. Pocs đã công bố có 556 loài rêu ở Việt Nam.




15

họ, 113 chi và 179 loài. Còn vào năm 2000, tập thể tác giả trong và ngoài
ngành lâm nghiệp [45] đã biên soạn cuốn sách “Tên cây rừng Việt Nam”
nhằm phục vụ nhu cầu nghiên cứu và tìm hiểu cây rừng nước ta.
Như vậy, có thể thấy các công trình nghiên cứu về hệ thực vật và thảm
thực vật ở Việt Nam giai đoạn nửa đầu và cuối thế kỷ 20 chỉ dừng lại ở việc
thống kê thành phần loài trên phạm vi một vùng, khu vực nào đó. Việc nghiên
cứu ĐDSH, nhất là đa dạng thực vật bằng phương pháp định lượng còn là vấn
đề rất mới mẻ ở nước ta, tới nay chưa có công trình nào nổi bật. Một phần bởi
đây là vấn đề phức tạp, hơn nữa lại chưa có hệ thống lý luận hoàn chỉnh được
đưa ra. Do vậy mà các công trình nghiên cứu chỉ mang tính lý luận, khả năng
ứng dụng còn rất hạn chế, thường là các đề tài nghiên cứu của sinh viên như
công trình của Phạm Đức Hạ (1998), Đỗ Văn Cường (2005) là một ví dụ.


16

Chương 2
Đặc điểm khu vực nghiên cứu, mục tiêu,
phạm vi và giới hạn đề tài
2.1. c im t nhiờn khu vc nghiờn cu
ti tin hnh nghiờn cu khu vc phớa Bc ốo Hi Võn (i din l
tnh Tha Thiờn Hu) v phớa Nam ốo Hi Võn (i din l tnh Qung Nam).
2.1.1. Tha Thiờn Hu
2.1.1.1. V trớ a lý
Tha Thiờn Hu cú to a lý t 16o n 16,8o v bc v 107,8o
n 108,2o kinh ụng. Cú tng din tớch t nhiờn l 505.399 ha, bao gm 8

khí hậu giữa hai miền Nam - Bắc nước ta.
+ Chế độ nhiệt: lượng bức xạ hàng năm đạt 70 - 85 Kcal/cm². Nhiệt độ
không khí trung bình hàng năm là 25ºC, cao nhất là tháng 8 (28,5ºC), thấp
nhất là tháng 1 và 12 (20,3ºC).
+ Chế độ ẩm: độ ẩm trung bình năm tại Huế là 87,6%, thấp nhất vào
tháng 7 và tháng 8 (80%), cao nhất vào tháng 11 và tháng 12 (93%).
+ Chế độ mưa: lượng mưa trung bình năm được ghi nhận là 3,400mm,
phân bố không đều ở các vùng. Mưa từ tháng 9 đến tháng 12 chiếm trên 70%
tổng lượng mưa cả năm. Lượng mưa trung bình thấp nhất vào tháng 3 (13,1mm),
cao nhất vào tháng 10 (1.527mm). Số ngày mưa bình quân 112 ngày/năm.
- Thuỷ văn:
+ Sông suối: Các con sông chính trong vùng là sông Hương, sông Bồ,
sông Ô Lâu, sông Truồi và sông Nong. Sông Hương là hệ thống sông quan
trọng nhất, nó bao gồm 28 con sông lớn nhỏ khác nhau hợp thành.
+ Đặc điểm dòng chảy trên các sông: Phần lớn các con sông này ngắn
với nhiều ghềnh thác, tốc độ dòng chảy mạnh và các cửa sông hẹp. Sông Tả
Trạch, Hữu Trạch và sông Bồ chảy từ phía Đông đổ vào biển Nam Trung


18

Quốc. Nhiều nhánh khe, suối sơ cấp và thứ cấp ở khu vực thượng nguồn
thường bị cạn kiệt như là hậu quả của mùa khô, lượng mưa cục bộ ở các vùng
khác nhau, khả năng giữ nước thấp ở vùng các khu vực thượng lưu bị suy
thoái. Lưu lượng dòng chảy lớn nhất vào mùa mưa đạt tới 5.500m3/s, lưu
lượng dòng chảy nhỏ nhất vào mùa khô chỉ đạt 7m3/s.
2.1.1.4. Điều kiện đất đai
Đất ở Thừa Thiên Huế chủ yếu là đất feralit vàng nhạt phát triển trên đá
Granít (a), Phiến thạch sét (s) và phù sa cổ (p), có thành phần cơ giới thịt cát pha.
2.1.1.5. Hiện trạng tài nguyên rừng


112.625

73.975

Rừng tự nhiên

179.027

55.027

94.973

28.847

- Rừng LRTX giầu

33.111

6.111

26.238

762

Rừng trồng

69.700

6.920


5.986.092

13.286.473

3.885.236

- Rừng LRTX giầu

9.436.594

1.741.635

7.477.789

217.170

Rừng trồng

1.482.133

104.412

354.156

1.023.605


19


2.1.2.3. Khí hậu, thuỷ văn
Theo tài liệu các trạm khí tượng thuỷ văn tỉnh Quảng Nam cung cấp,
đặc điểm khí hậu thuỷ văn tỉnh Quảng Nam như sau:
- Khí hậu: Khí hậu Quảng Nam mang đặc trưng của khí hậu nhiệt đới
gió mùa với lượng bức xạ dồi dào, nhiệt độ cao và lượng mưa khá lớn.
+ Chế độ nhiệt: Tổng nhiệt độ năm trung bình của tỉnh Quảng Nam
9.000o, nhiệt độ bình quân năm 24 - 25oC, biên độ nhiệt giữa ngày và đêm từ
7 - 8oC.
+ Chế độ ẩm: Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm trên địa bàn tỉnh
Quảng Nam từ 80 - 90%.
+ Chế độ mưa: Lượng mưa trung bình năm của tỉnh Quảng Nam vào
khoảng 2.800 mm, mưa tập trung, cường độ lớn. Mùa mưa kéo dài từ 4 - 7
tháng tùy thuộc vào từng khu vực và tập trung vào tháng 9 đến tháng 11,
trung bình lượng mưa trong các tháng này đạt tới 70% lượng mưa năm.
- Thủy văn:
+ Sông suối: Phía Bắc tỉnh bao gồm sông Vu Gia và sông Thu Bồn, đó
là 2 sông lớn nhất của tỉnh Quảng Nam, diện tích lưu vực: 9.000 km2, chiếm
gần 90% diện tích tự nhiên toàn tỉnh. Đặc biệt có con sông Trường Giang, đây
là con sông duy nhất cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và phục vụ đời
sống sinh hoạt cho nhân dân vùng ven biển.
+ Đặc điểm dòng chảy trên các sông có hai mùa rõ rệt:
 Mùa kiệt: gồm 9 tháng, từ tháng 1 đến tháng 9.
 Mùa lũ: gồm 3 tháng, từ tháng 10 đến tháng 12.
Tính trung bình nhiều năm, dòng chảy 3 tháng mùa lũ chiếm tới 70%
tổng lượng dòng chảy năm. Những năm mưa nhiều, dòng chảy mùa lũ chiếm
80%, ngược lại những năm mưa ít chỉ chiếm khoảng 30% dòng chảy năm.


21


2.1.2.5. Hiện trạng tài nguyên rừng
Số liệu về hiện trạng tài nguyên rừng được thu thập trên cơ sở kế thừa
kết quả điều tra của Viện điều tra Quy hoạch (tính đến ngày 31/12/2005) [4].
Bảng 2.3. Diện tích đất tự nhiên và đất rừng tỉnh Quảng Nam
Đơn vị tính: ha
Diện tích
Diện tích tự nhiên

Tổng

Đặc dụng

Phòng hộ

Sản xuất

1.040.514

Đất có rừng

451.156

83.346

287.536

80.274

Rừng tự nhiên


Hạng mục

Tổng

Đặc dụng

Phòng hộ

Sản xuất

Trữ lượng rừng

55.965.810

11.143.149

36.714.859

8.107.802

Rừng tự nhiên

53.546.580

11.139.997

35.265.877

7.140.706




23

tỏ hơn về lý luận hình thành và phát triển của hệ thực vật nói chung và thực
vật rừng nói riêng theo hướng Bắc Nam của dãy Trường Sơn ở nước ta. Cũng
từ những kết quả nghiên cứu này gợi mở những hướng quản lý và sử dụng
bền vững của các trạng thái rừng giầu ở cả 2 khu vực.

2.3. Phạm vi và giới hạn của đề tài
2.3.1. Khu vực nghiên cứu
Mạng lưới bố trí thí nghiệm thuộc hệ thống các ô định vị nghiên cứu
sinh thái của Viện Điều tra Quy hoạch rừng ở khu vực Bắc và Nam đèo Hải
Vân. Cụ thể:
+ Bắc đèo Hải Vân: thuộc số hiệu ô định vị 100_73B, tiểu khu 1176,
trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế.
+ Nam đèo Hải Vân: thuộc số hiệu ô định vị 107_73, tiểu khu 350a,
trên địa bàn huyện Nam Quang, tỉnh Quảng Nam.
2.3.2. Đối tượng nghiên cứu
Các lô rừng tự nhiên ở trạng thái rừng giầu (IV) thuộc hệ thống các ô
định vị nghiên cứu sinh thái, khu vực Bắc và Nam đèo Hải Vân. Cụ thể đặc
điểm đối tượng nghiên cứu được mô tả ở bảng 2.5.
Bảng 2.5. Đặc điểm đối tượng nghiên cứu
Bắc đèo Hải Vân (1)
+ Rừng thuộc vườn Quốc gia

Nam đèo Hải Vân (2)
+ Trước đây rừng được bảo vệ

Bạch Mã, diễn thế rừng ổn định, xu tốt, nhưng hiện nay rừng bị tác động,

 Nghiên cứu và so sánh quy luật tương quan giữa đường kính ngang ngực
và chiều cao (Hvn/D1.3) ở hai khu vực phía Bắc và Nam đèo Hải Vân
 Nghiên cứu và so sánh quy luật tương quan giữa đường kính tán và đường
kính ngang ngực (Dt/D1.3) ở hai khu vực phía Bắc và Nam đèo Hải Vân
3.1.2. Nghiên cứu mức độ đa dạng loài
3.1.2.1. Chỉ số phong phú của loài
3.1.2.2. Chỉ số đa dạng sinh học
+ Hàm số liên kết Shannon – Wiener
+ Chỉ số Simpson
+ Chỉ số hợp lý
+ Tính chỉ số đa dạng dạng sinh học bằng lý thuyết thông tin
3.1.2.3. So sánh mức độ đa dạng loài giữa hai khu vực Bắc và Nam đèo Hải Vân