Bước Đầu Nghiên Cứu Một Số Quá Trình Động Trong Rừng Lá Rộng Thường Xanh Ở Kon Hà Nừng Trên Cơ Sở Phân Tích Các Tài Liệu Thu Nhập Được Từ 10 Ô Tiêu Chuẩn Định Vị Từ Năm 2004 2008

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

-------------------------------------

VŨ TIẾN LÂM

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU MỘT SỐ QUÁ TRÌNH ĐỘNG

TRONG RỪNG LÁ RỘNG THƯỜNG XANH Ở KON HÀ NỪNG

TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH CÁC TÀI LIỆU THU THẬP ĐƯỢC

TỪ 10 Ô TIÊU CHUẨN ĐỊNH VỊ TỪ NĂM 2004-2008

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

HÀ NỘI - 2009

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

-------------------------------------

VŨ TIẾN LÂM

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU MỘT SỐ QUÁ TRÌNH ĐỘNG

TRONG RỪNG LÁ RỘNG THƯỜNG XANH Ở KON HÀ NỪNG

TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH CÁC TÀI LIỆU THU THẬP ĐƯỢC

TỪ 10 Ô TIÊU CHUẨN ĐỊNH VỊ TỪ NĂM 2004-2008

Chuyên ngành: LÂM HỌC

Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN VĂN CON

HÀ NỘI - 2009

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Rừng là tài nguyên có khả năng tái tạo quý giá, rừng không những là cơ sở

của sự phát triển kinh tế mà còn giữ chức năng sinh thái cực kỳ quan trọng. Song nó

là một hệ sinh thái phức tạp bao gồm nhiều thành phần với các quy luật sắp xếp

khác nhau trong không gian và thời gian. Trong quản lý rừng, tác động lâm sinh là

biện pháp kỹ thuật then chốt để cải thiện và làm cho rừng có cấu trúc phù hợp nhất

với mục đích quản lý, nhằm đáp ứng được các yêu cầu đặt ra cho từng loại hình

kinh doanh rừng. Thực tiễn đã chứng minh rằng các giải pháp nhằm phục hồi rừng,

quản lý rừng bền vững chỉ có thể giải quyết thoả đáng một khi có sự hiểu biết đầy

đủ về bản chất quy luật sống của hệ sinh thái rừng. Khoa học ngày nay đã chứng tỏ

các biện pháp bảo vệ, tái tạo và sử dụng rừng chỉ có thể giải quyết thoả đáng khi có

sự hiểu biết đầy đủ và khoa học nhất về bản chất quy luật sống của rừng, trong đó

có quy luật sinh trưởng và các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển của

rừng, để từ đó có các biện pháp khai thác hợp lí đảm bảo quá trình sử dụng rừng bền

vững. Nghiên cứu động thái của rừng tự nhiên là một công việc rất khó khăn nhưng

cần thiết để nắm bắt được các qui luật phát triển của rừng từ đó có các quyết định

điều chỉnh hợp lý và kịp thời trong từng giai đoạn phát triển của rừng. Các quá trình

động thái diễn ra trong rừng có thể chia thành 3 nhóm quá trình: (i) tăng trưởng của

cây dẫn đến sự chuyển cấp trong tầng cây cao; (ii) quá trình tái sinh bổ sung; và (iii)

quá trình chết tự nhiên trong các cấp kính. Hai quá trình sau làm thay đổi tổ thành

loài và cấu trúc của lâm phần.Các nghiên cứu về cấu trúc và động thái của rừng tự

nhiên đã được các khoa học lâm nghiệp quan tâm từ lâu, và có rất nhiều công trình

đã được công bố, nhiều kiến thức và kinh nghiệm đã được tích luỹ làm cơ sở cho

các biện pháp kỹ thuật trong quản lý và sử dụng rừng. Tuy nhiên để có cơ sở xây

dựng được mô hình rừng "mục đích" và các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm dẫn

dắt rừng đạt được sự bền vững cần phải tiếp tục nghiên cứu bổ sung để có những

hiểu biết sâu hơn về các quy luật cấu trúc và động thái của rừng. Nghiên cứu động

thái rừng, đặc biệt là rừng nhiệt đới hỗn loài là một công việc rất khó khăn và đòi

2

hỏi phải có các dữ liệu thu thập lâu năm từ một hệ thống ô tiêu chuẩn định vị được

thiết lập một cách hệ thống và thu thập quản lý theo một quy trình thống nhất

nghiêm ngặt. Ở Việt Nam, các nghiên cứu định vị còn rất hạn chế. Trong chương

trình theo dõi diễn biến tài nguyên rừng, bắt đầu từ chu kỳ 2 (1985-1990), Viện

Điều tra quy hoạch rừng đã thiết lập khoảng 100 ô định vị nghiên cứu sinh thái và

đã thu thập được một nguồn dữ liệu rất phong phú; tuy nhiên việc phân tích đánh

giá nguồn số liệu này để nghiên cứu các vấn đề sinh thái rừng và lâm học còn rất

hạn chế do nhiều nguyên nhân rất khác nhau. Trong khuôn khổ của đề tài “Nghiên

cứu ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật (TBKHKT) và các giải pháp nhằm xây

dựng mô hình quản lý rừng tự nhiên bền vững ở Tây Nguyên” do Viện Khoa học

Lâm nghiệp Việt Nam thực hiện từ năm 2004-2006, đã thiết lập được 20 ô tiêu

chuẩn định vị trên các trạng thái của kiểu rừng lá rộng thường xanh ở khu vực Tây

Nguyên. Tiếp theo đó đề tài nghiên cứu cơ bản với tiêu đề “nghiên cứu các đặc

điểm cấu trúc và động thái của một số kiểu rừng chủ yếu ở Việt Nam” của Viện

Khoa học Lâm nghiệp giai đoạn 1 từ năm 2006-2010 đã thiết lập thêm 54 ô tiêu

chuẩn định vị cho 4 kiểu rừng khác nhau trên các vùng sinh thái của toàn quốc. Hệ

thống ô tiêu chuẩn định vị này là cơ sở cho các nghiên cứu sâu hơn về các quá trình

động trong các hệ sinh thái rừng khác nhau ở Việt Nam.

Trong khuôn khổ của một luận văn cao học, tôi thực hiện đề tài: "Bước đầu

nghiên cứu một số quá trình động trong rừng lá rộng thường xanh ở Kon Hà

Nừng trên cơ sở phân tích các tài liệu thu thập được từ 10 ô tiêu chuẩn định vị từ

năm 2004-2008". Đây là một trong những nội dung nghiên cứu thuộc đề tài “nghiên

cứu các đặc điểm cấu trúc và động thái của một số kiểu rừng chủ yếu ở Việt Nam”

do nhóm nghiên cứu của TS. Trần Văn Con, Viện Khoa học lâm nghiệp Việt Nam

thực hiện.

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Khái quát về động thái rừng

Hệ sinh thái rừng luôn ở trạng thái vận động và biến đổi không ngừng, nó

được biểu hiện dưới mọi hình thức muôn màu muôn vẻ: từ sự thay đổi trạng mùa,

mở rộng phạm vi phân bố của quần thể, quá trình sinh trưởng và phát triển, cho đến

hiện tượng tái sinh và diễn thế, sự thay đổi các nhân tố hoàn cảnh v ..v… Tất cả

những thay đổi đó của quần thể thực vật rừng được gọi chung là động thái rừng. Những nghiên cứu về động thái rừng được xoay quanh những vấn đề chính là: quá

trình diễn thế rừng, quá trình sinh trưởng và phát triển rừng và tái sinh rừng. Trước khi tìm hiểu về các quá trình của động thái rừng ta cần hiểu rõ một số

khái niệm cơ bản sau đây:

Diễn thế là một trong những biểu hiện quan trọng của động thái rừng. Việc

xuất hiện lớp cây con tái sinh đánh dấu cho sự ra đời của một thế hệ rừng mới,

nhưng dưới điều kiện tác động hoàn cảnh bên trong quần thể cùng với sự phù hợp

của đặc tính sinh lý sinh thái loài cây tái sinh cho nên không phải trong mọi trường

hợp tổ thành thế hệ cây tái sinh đều đồng nhất với tổ thành tầng cây cao của quần

thể. Nếu thế hệ rừng mới thay thế thế hệ rừng cũ mà tổ thành rừng không có sự thay

đổi cơ bản thì sự thay thế đó chỉ là sự thay thế đời cây này bằng đời cây khác (hay

còn gọi là tái sinh rừng). Nếu thế hệ rừng mới thay thế có tổ thành loài cây khác với

tổ thành thế hệ rừng cũ thì gọi là diễn thế rừng. Như vậy, diễn thế rừng là sự thay

thế thế hệ rừng này bằng thế hệ rừng khác mà trong đó tổ thành loài cây cao – nhất

là loài cây ưu thế sinh thái có sự thay đổi cơ bản (hay nói rộng ra, diễn thế rừng là

quá trình thay thế hệ sinh thái rừng này bằng một hệ sinh thái khác).

Tái sinh rừng là việc xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở

những nơi còn hoàn cảnh rừng hoặc mất nhưng chưa lâu. Như vậy, tái sinh rừng là

điểm mốc khởi đầu cho một thế hệ rừng mới.

Sinh trưởng và phát triển được coi là một trong những biểu hiện quan trọng

của động thái rừng, kết quả của quá trình này quyết định tới sản lượng rừng, do vậy,

4

nó có ảnh hưởng quyết định đến mục tiêu kinh doanh của ngành lâm nghiệp. Sinh

trưởng được coi là sự tăng lên về kích thước và trọng lượng của cây (quá trình biến

đổi về lượng). Phát triển là tiến trình có tính quy luật của những biến đổi về chất

lượng đã đạt đến điểm ngoặt để chuyển sang biến đổi về chất, nó thể hiện các giai

đoạn phát triển của rừng (ví dụ: rừng non, chuyển sang rừng sào, rừng trung niên và

cuối cùng là rừng thành thục).

Xét về mặt thảm thực vật rừng (hay quần thụ cây gỗ) thì động thái là kết quả của

các quá trình cụ thể sau:

Tái sinh bổ sung (Recruitment): nẩy chồi, sản xuất hạt giống, phát tán hạt,

nẩy mầm, hình thành cây mạ và phát triển cây con cho đến khi đạt kích thước bổ

sung vào tầng cây cao (theo quan niệm điều tra).

Sinh trưởng (Growth): sự tăng lên về kích thước (đường kính và chiều cao)

của cây.

Cạnh tranh không gian (Geometric competition): sự tương tác về không

gian sinh trưởng giữa các cây cá thể liên quan đến cấu trúc hình học của cây, nhìn

chung thì các cây có kích thước hình học lớn có lợi thế hơn trong cạnh tranh không

gian (quá trình phân hoá cây theo kích thước).

Cạnh tranh tài nguyên (Resource competition): các nhân tố lập địa có thể

hạn chế sinh trưởng và phát triển của một số loài nhất định.

Chết (Mortality): sự chết của các cây cá thể.

Ngoài các khái niệm và quá trình động thái liên quan đến thảm thực vật, trong tổng

thể hệ sinh thái rừng còn có nhiều quá trình động liên quan đến động thái rừng, đó

là các quá trình xác định mô thức của chu trình sinh hoá trong sự phát triển của

một hệ sinh thái rừng; chúng có thể chia thành các nhóm sau đây:

(1) Các quá trình ảnh hưởng đến đầu vào (Processes affecting inputs): - Phong hoá đất và đá

- Cố định đạm

- Kết tủa phân tử và hấp thụ khí

5

(2) Các quá trình thuỷ học ảnh hưởng đầu ra (Hydrologic processes affecting

outputs). - Mất mát các chất hoà tan

- Xói mòn

- Điều chỉnh tiềm năng ôxy hoá khử

(3) Các quá trình sinh học ảnh hưởng cân bằng giữa đầu vào và đầu ra

(Biological processes affecting the balance of inputs and outputs): - Sản xuất thực của hệ sinh thái. - Sự phân huỷ và huy động vật chất. - Điều chỉnh các hợp chất hoá học đất. - Sản xuất các chất cảm nhiểm tương hỗ. - Biến động trong sử dụng các nguyên tố.

Tóm lại: Động thái rừng là một khái niệm rất rộng và bao gồm nhiều quá trình rất

phức tạp. Nghiên cứu động thái rừng là một công việc hết sức khó khăn và càng đặc

biệt khó khăn hơn đối với rừng tự nhiên nhiệt đới bởi tính phức hợp của nó. Các

công trình nghiên cứu về động thái rừng tự nhiên nhiệt đới ở trên thế giới và ở Việt

Nam đã dược công bố cho đến nay là không kể hết được. Sau đây chỉ cập nhật một

số công trình nghiên cứu quan trọng nhất liên quan đến vấn đề nghiên cứu của đề

tài, đặc biệt là các công trình nghiên cứu các quá trình động thái của quần thụ cây

gỗ trên 3 vấn đề chính: tái sinh, diễn thế và tăng trưởng.

1.2. Các nghiên cứu về động thái rừng trên thế giới

1.2.1. Các nghiên cứu về tái sinh và diễn thế rừng

Có rất nhiều phương pháp đã được sử dụng để nghiên cứu quá trình diễn thế rừng,

phương pháp được sử dụng nhiều nhất là mô hình hóa các quy luật biến đổi tầng

cây cao và tầng cây bụi thảm tươi dưới các tác động thay đổi điều kiện môi trường.

Hiện tồn tại rất nhiều quan điểm khác nhau trong nghiên cứu về lý thuyết

diễn thế của các hệ sinh thái, trong đó có thể chia thành hai trường phái cơ bản: (i)

Các lý thuyết về diễn thế dựa trên phản ứng của các cá thể sinh vật và quan niệm

6

diễn thế là kết quả của các chiến lược thích nghi của các cá thể đối với môi trường.

(ii) Các lý thuyết diễn thế dựa trên phản ứng của toàn bộ hệ sinh thái (Shugart,

H.H., 1984). Diễn thế dưới quan điểm của nhiều nhà sinh thái học, bao gồm sự biến

đổi của các hệ tự nhiên và hiểu biết về nguyên nhân cũng như xu hướng của các

biến đổi đó. Trong kho tài liệu về sinh thái học, đã có quá nhiều các công trình viết

về diễn thế đến nỗi rất khó cho ai đó muốn tổng quan để đưa đến một sự phân loại

hay tổng hợp về các lý thuyết, trường phái về diễn thế cũng như các mô hình toán

đã được ứng dụng để nghiên cứu về diễn thế. Shugart H.H. (1984) đã sử dụng một

loạt các mô hình máy tính vể diễn thế rừng (gọi là mô hình lỗ trống) để nghiên cứu

phản ứng động thái lâu dài của hệ sinh thái rừng. Các nghiên cứu này tập trung vào

việc ứng dụng các mô hình để phát triển lý thuyết và giải quyết các vấn đề trong

hiểu biết của chúng ta về diễn thế. Một loạt các mô hình động thái rừng dựa trên cây

cá thể đã được thảo luận trong công trình này như: mô hình cho rừng đồng loài, đều

tuổi, mô hình cho rừng hỗn loài, đều tuổi, mô hình cho rừng đồng loài, khác tuổi và

mô hình cho rừng khác loài, khác tuổi; các mô hình này lại được chia theo cách tiếp

cận có chú ý đến không gian và không chú ý đến yếu tố không gian.

Ngoài các phương pháp tiếp cận nghiên cứu diễn thế bằng mô hình hoá toán,

các phương pháp nghiên cứu mô tả trên cơ sở nghiên cứu định vị lâu dài (thông qua

hệ thống ô tiêu chuẩn sinh thái định vị) hoặc thông qua một hệ thống các ô nghiên

cứu với các giai đoạn diễn thế khác nhau tồn tại ở cùng một thời điểm trên các địa

điểm không gian khác nhau (phương pháp lấy không gian thay thế thời gian).

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: dưới tán rừng, chỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác,

đất rừng sau nương rẫy. Vai trò lịch sử của lớp cây con này là thay thế thế hệ cây già

cỗi. Vì vậy tái sinh từng hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi thành phần cơ bản

của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ.

Theo quan điểm của các nhà nghiên cứu thì hiệu quả tái sinh rừng được xác định

bởi mật độ, tổ thành loài cây, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. Sự

7

tương đồng hay khác biệt giữa tổ thành lớp cây tái sinh và tầng cây gỗ lớn đã được nhiều

nhà khoa học quan tâm (Mibbre-ad, 1930; Richards, 1933; 1939; Aubreville, 1938; Beard,

1946; Lebrun và Gilbert, 1954; Joné, 1955-1956; Schultz, 1960; Baur, 1964; Rollet, 1969).

Do tính chất phức tạp về tổ thành loài cây, trong đó chỉ có một số loài có giá trị nên trong

thực tiễn, người ta chỉ khảo sát những loài cây có ý nghĩa nhất định.

Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới vô cùng phức tạp và còn ít được

nghiên cứu. Phần lớn tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa thường chỉ

tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng đã ít nhiều bị biến

đổi. Van steenis (1956) đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng mưa

nhiệt đới là tái sinh phân tán liên tục của các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của các

loài cây ưa sáng.

Vấn đề tái sinh rừng nhiệt đới được thảo luận nhiều nhất là hiệu quả các cách

thức xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích ở các kiểu rừng.

Từ đó các nhà lâm sinh học đã xây dựng thành công nhiều phương thức chặt tái sinh.

Công trình của Bernard (1954, 1959); Wyatt Smith (1961, 1963) với phương thức rừng

đều tuổi ở Mã Lai; Nicholson (1958) ở Bắc Borneo; Donis và Maudoux (1951, 1954)

với công thức đồng nhất hoá tầng trên ở Zaia; Taylor (1954), Jones (1960) với phương

thức chặt dần tái sinh dưới tán ở Nijêria và Gana; Barnarji (1959) với phương thức chặt

dần nâng cao vòm lá ở Andamann. Nội dung chi tiết các bước và hiệu quả của từng

phương thức đối với tái sinh đã được Baur (1964) tổng kết trong tác phẩm: Cơ sở sinh

thái học của kinh doanh rừng mưa. Nghiên cứu tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi, A.Obrevin (1938) nhận thấy cây

con của các loài cây ưu thế trong rừng mưa là rất hiếm. A.Obrevin đã khái quát hoá các

hiện tượng tái sinh ở rừng nhiệt đới Châu Phi để đúc kết nên lý luận bức khảm tái sinh,

nhưng phần lý giải các hiện tượng đó còn bị hạn chế chưa đưa ra được những đề xuất

cụ thể. Vì vậy, lý luận của ông còn ít sức thuyết phục, chưa giúp ích cho thực tiễn sản

xuất để điều khiển tái sinh rừng theo những mục tiêu kinh doanh đã đề ra.

Tuy nhiên, những kết quả quan sát của Davit và P.W Risa (1933), Bơt (1946),

Sun (1960), Role (1969) ở rừng nhiệt đới Nam Mỹ lại khác hẳn với nhận định của

8

A.Obrevin. Đó là hiện tượng tái sinh tại chỗ và liên tục của các loài cây và tổ thành loài

cây có khả năng giữ nguyên không đổi trong một thời gian dài.

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 1m, 1 x 1.5m) 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) .

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. Baur G.N. (1962)

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 hưởng này thường không rõ ràng.

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 phát triển nhưng chúng vẫn có ảnh hưởng

đến cây tái sinh. Nhìn chung ở rừng nhiệt đới, tổ thành và mật độ cây tái sinh

thường khá lớn. Nhưng số lượng loài cây có giá trị kinh tế thường không nhiều

và được chú ý hơn, còn các loài cây có giá trị kinh tế thấp thường ít được nghiên

cứu, đặc biệt là đối với tái sinh ở các trạng thái rừng phục hồi sau nương rẫy.

H. Lamprecht (1989) căn cứ vào nhu cầu ánh sáng của các loài cây trong suốt

quá trình sống để phân chia cây rừng nhiệt đới thành nhóm cây ưa sáng, nhóm cây bạn

chịu bóng và nhóm cây chịu bóng. Kết cấu của quần thụ lâm phần có ảnh hưởng đến