Luận án tiến sĩ nông nghiệp đánh giá sự thay đổi đa dạng cây gỗ trước và sau khai thác cho kiểu rừng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

ƢỜ ỌC Ệ

NGUYỄN QUỐC ƢƠ

Á Á SỰ AY Ổ A D NG CÂY GỖ ƢỚC VÀ SAU

KHAI THÁC CHO KIỂU RỪNG LÁ RỘ ƢỜNG XANH Ở

KHU VỰC TÂY NGUYÊN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ỆP

HÀ NỘI – 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

ƢỜ ỌC Ệ

NGUYỄN QUỐC ƢƠ

Á Á SỰ AY Ổ A D NG CÂY GỖ ƢỚC VÀ SAU

KHAI THÁC CHO KIỂU RỪNG LÁ RỘ ƢỜNG XANH Ở

KHU VỰC TÂY NGUYÊN

Chuyên ngành: iều tra và Quy hoạch rừng

Mã số: 62 62 02 08

LUẬN ÁN TIẾ SĨ ỆP

gƣời hƣớng dẫn khoa học: S. S. Vũ iến Hinh

HÀ NỘI – 2016

i

LỜ CA OA

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết

quả phân tích nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất

kỳ công trình nào. Những số liệu kế thừa đã đƣợc chỉ rõ nguồn và đƣợc sự cho phép

sử dụng của các tác giả.

ác giả luận án

Nguyễn Quốc hƣơng

ii

LỜI CẢ Ơ

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Lâm học, Phòng Đào

tạo Sau đại học Trƣờng Đại học Lâm nghiệp; Lãnh đạo Trƣờng Trung học Lâm

nghiệp Tây Nguyên đã quan tâm, chỉ đạo và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình

đào tạo và nghiên cứu xây dựng luận án.

Trong thời gian thực hiện luận án, tác giả đã nhận đƣợc sự giúp đỡ, chỉ bảo

tận tình, chu đáo của thầy giáo hƣớng dẫn khoa học GS.TS. Vũ Tiến Hinh để hoàn

thành luận án. Qua đây, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới GS.TS. Vũ

Tiến Hinh.

Nhân dịp này, tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám đốc Công ty

TNHH MTV Lâm nghiệp Sơ Pai, Hà Nừng, Đăk Tô, M’Đrăk đã giúp đỡ tôi thu

thập số liệu hoàn thành luận án này. Tác giả xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học

đã có những ý kiến góp ý quý báu để tác giả bổ sung và hoàn thiện luận án.

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn quý Thầy giáo, Cô giáo, gia đình và bạn

bè đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ về vật chất và tinh thần để tác giả có thêm nghị

lực hoàn thành luận án này.

Với tất cả sự nỗ lực của bản thân nhƣng về trình độ và thời gian hạn chế nên

luận án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận đƣợc những ý

kiến đóng góp quý báu của các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp.

Hà Nội, tháng 6 năm 2016

Tác giả

Nguyễn Quốc hƣơng

iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt/ký hiệu Nội dung diễn giải

BNN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

CTTT Công thức tổ thành

CCR Chứng chỉ rừng

D Chỉ số đa dạng Simpson

D1,3, (cm) Đƣờng kính ngang ngực

ĐDSH Đa dạng sinh học

EU Cộng đồng chung châu Âu

FAO Tổ chức Nông Lƣơng - Liên Hợp Quốc

FSC Hội đồng quản trị rừng

G, (m2

/ha) Tiết diện ngang lâm phần

G0, (m2

/ha) Tiết diện ngang trƣớc khai thác

Gkt, (m2

/ha) Tiết diện ngang của bộ phận cây khai thác

Gđg, (m2

/ha) Tiết diện ngang của bộ phận cây đổ gãy

G1, (m2

/ha) Tiết diện ngang mất đi do khai thác và đổ gãy: G1 = (Gkt + Gđg)

G2, (m2

/ha) Tiết diện ngang sau khai thác: G2= (G0 - G1)

ha Hecta

H Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener

Hvn, (m) Chiều cao vút ngọn

HL1 Tỷ lệ hỗn loài chung

HL2 Tỷ lệ hỗn loài của các loài có độ nhiều >5%

IVI: Chỉ số quan trọng (Importance Value Index)

I%đg Tỷ lệ đổ gãy

I%thskt Cƣờng độ tổng hợp sau khai thác

ki0 Hệ số tổ thành trƣớc khai thác

ki2 Hệ số tổ thành sau khai thác

iv

Viết tắt/ký hiệu Nội dung diễn giải

LSNG Lâm sản ngoài gỗ

M0, (m3

/ha) Trữ lƣợng rừng trƣớc khai thác

Mkt, (m3

/ha) Trữ lƣợng của bộ phận cây khai thác

Mđg, (m3

/ha) Trữ lƣợng của bộ phận cây đổ gãy

Mmdkt, (m3

/ha)

Trữ lƣợng rừng mất đi do khai thác và đổ gãy: Mmdkt = (Mkt +

Mđg)

M2, (m3

/ha) Trữ lƣợng rừng sau khai thác: M2= (M0 – Mmdkt)

mtg Số loài tham gia công thức tổ thành

mtg- Số loài mất đi trong công thức tổ thành sau khai thác

mtg+ Số loài mới thêm vào trong công thức tổ thành sau khai thác

M Số loài trên ô tiêu chuẩn

NGO Tổ chức phi Chính phủ

N0, (cây/ha) Mật độ rừng trƣớc khai thác

Nkt, (cây/ha) Mật độ của bộ phận cây khai thác

Nđg, (cây/ha) Mật độ của bộ phận cây đổ gãy

Nmdkt, (cây/ha) Mật độ rừng mất đi do khai thác và đổ gãy: Nmdkt = (Nkt + Nđg)

N2, (cây/ha) Mật độ rừng sau khai thác: N2= (N0 – Nmdkt)

OTC, ODB Ô tiêu chuẩn, Ô dạng bản

QLRBV Quản lý rừng bền vững

R Mức độ phong phú

SPSS

(Statistical Package and Social Sciences)

Gói phân tích thống kê dành cho khoa học xã hội

VQG Vƣờn quốc gia

v

MỘT SỐ THUẬT NGỮ DÙNG TRONG LUẬN ÁN

Khai thác chọn: Là việc chặt hạ gỗ nhằm lợi dụng lƣợng tăng trƣởng của

rừng để đạt mục đích kinh tế là chính, nhƣng phải đảm bảo phát triển, sử dụng rừng

bền vững đã xác định trong phƣơng án điều chế rừng hoặc phƣơng án quản lý rừng

bền vững hoặc phƣơng án khai thác.

Khai thác tác động thấp: Là một hệ thống các biện pháp từ khâu lập kế

hoạch (kế hoạch dài hạn, kế hoạch giai đoạn và kế hoạch năm) đến thiết kế khai

thác; triển khai các hoạt động phụ trợ nhƣ làm đƣờng, kho bãi, chặt hạ, vận xuất, xử

lý rừng sau khai thác… đồng thời giám sát, đánh giá nhằm thực hiện tốt cho mục

tiêu quản lý rừng bền vững.

hóm loài cây ƣu thế: Là tập hợp những loài cây chiếm tỷ trọng lớn trong

quần xã thực vật rừng, có tổng hệ số tổ thành ki ≥ 50%.

Loài cây mất đi: Là loài cây có mặt trong công thức tổ thành trƣớc khai thác

nhƣng sau khai thác tỷ trọng của loài bị giảm sút và không còn xuất hiện trong công

thức tổ thành sau khai thác.

Loài cây mới thêm vào: Là loài cây không có mặt trong công thức tổ thành

trƣớc khai thác nhƣng sau khai thác có sự biến động tỷ trọng giữa các loài và loài

này lại xuất hiện trong công thức tổ thành sau khai thác.

Trữ lƣợng khai thác: Là trữ lƣợng mất đi do khai thác (m3

/ha).

Trữ lƣợng đổ gãy: Là trữ lƣợng mất đi do đổ gãy trong quá trình khai thác

(m3

/ha).

Trữ lƣợng mất đi sau khai thác: Là tổng trữ lƣợng mất đi do khai thác và

đổ gãy (m3

/ha).

Cƣờng độ khai thác: Đƣợc tính theo tỷ lệ phần trăm (viết tắt là %) giữa trữ

lƣợng của những cây gỗ chặt trong ô so với tổng trữ lƣợng rừng của ô đó tại thời

điểm thiết kế (không tính cây chặt bài thải và đổ vỡ).

vi

Cƣờng độ đổ gãy: Đƣợc tính theo tỷ lệ % giữa trữ lƣợng các cây gỗ đổ gãy

do quá trình khai thác trong ô với tổng trữ lƣợng của ô đó trƣớc khai thác.

Cƣờng độ tổng hợp sau khai thác: Đƣợc tính theo tỷ lệ % giữa trữ lƣợng

các cây gỗ mất đi sau khai thác trong ô với tổng trữ lƣợng của ô đó trƣớc khai thác.

Cây phẩm chất A: Là cây thân thẳng, đẹp, đoạn gỗ thân dài.

Cây phẩm chất B: Là cây có khuyết tật nhƣng vẫn có thể lợi dụng đƣợc từ

50 ÷ 70% thể tích của thân cây.

Cây phẩm chất C: Là cây cong queo sâu bệnh hoặc cụt ngọn, rỗng ruột, chỉ

có thể sử dụng dƣới 50% thể tích của thân cây.

vii

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN ..........................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT .......................................................iii

MỘT SỐ THUẬT NGỮ DÙNG TRONG LUẬN ÁN ...................................................v

MỤC LỤC..................................................................................................................vii

DANH MỤC BẢNG, BIỂU..........................................................................................x

DANH MỤC HÌNH VẼ..............................................................................................xii

MỞ ĐẦU......................................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của luận án .........................................................................................1

2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ................................................................2

3. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................3

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .............................................................................3

5. Những đóng góp của luận án.....................................................................................4

6. Cấu trúc luận án........................................................................................................4

Chƣơng 1......................................................................................................................5

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................................................5

1.1. Ở nƣớc ngoài................................................................................................................... 5

1.1.1. Phƣơng thức khai thác............................................................................................. 5

1.1.2. Quản lý rừng bền vững và chứng chỉ rừng ............................................................. 8

1.1.3. Tái sinh rừng ......................................................................................................... 10

1.1.4. Cấu trúc tổ thành ................................................................................................... 13

1.1.5. Đa dạng tầng cây gỗ.............................................................................................. 15

1.1.6. Ứng dụng các chỉ số đa dạng sinh học trong nghiên cứu đa dạng thực vật .......... 16

1.1.7. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính đa dạng thực vật .................................................. 17

1.2. Ở trong nƣớc ................................................................................................................. 20

1.2.1. Phƣơng thức khai thác........................................................................................... 20

1.2.2. Quản lý rừng bền vững và chứng chỉ rừng ........................................................... 24

1.2.3. Tái sinh rừng ......................................................................................................... 26

viii

1.2.4. Cấu trúc tổ thành ................................................................................................... 30

1.2.5. Đa dạng tầng cây gỗ.............................................................................................. 32

1.2.6. Ứng dụng các chỉ số đa dạng sinh học trong nghiên cứu đa dạng thực vật .......... 34

1.2.7. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính đa dạng thực vật .................................................. 35

1.3. Thảo luận ...................................................................................................................... 36

Chƣơng 2.................................................................................................................... 38

NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................... 38

2.1. Nội dung nghiên cứu............................................................................................ 38

2.1.1. Xác định một số đặc điểm cơ bản của đối tƣợng rừng khai thác .......................... 38

2.1.2. Đánh giá sự thay đổi tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác................................ 38

2.1.3. Đánh giá sự thay đổi đa dạng cây gỗ trƣớc và sau khai thác ................................ 38

2.1.4. Đánh giá sự thay đổi tổ thành tái sinh rừng trƣớc và sau khai thác ...................... 38

2.1.5. Đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh..................................................................... 39

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu...................................................................................... 39

2.2.1. Quan điểm và phƣơng pháp luận .......................................................................... 39

2.2.2. Phƣơng pháp kế thừa tài liệu................................................................................. 40

2.2.3. Phƣơng pháp thu thập số liệu................................................................................ 40

2.2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu..................................................................................... 43

Chƣơng 3.................................................................................................................... 56

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 56

3.1. Một số đặc điểm cơ bản của đối tƣợng rừng khai thác.......................................... 56

3.1.1. Một số nhân tố điều tra cơ bản.............................................................................. 56

3.1.2. Phân bố số cây và trữ lƣợng theo nhóm gỗ........................................................... 60

3.1.3. Phân bố số cây và trữ lƣợng theo dạng sống......................................................... 64

3.1.4. Phẩm chất của các bộ phận cây rừng .................................................................... 66

3.1.5. Ảnh hƣởng của khai thác đến cấu trúc mật độ và trữ lƣợng rừng......................... 68

3.1.6. Đánh giá sự thay đổi trạng thái rừng trƣớc và sau khai thác................................. 71

3.2. Đánh giá sự thay đổi về tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác ............................ 72

3.2.1. Sự thay đổi tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác theo loài cây (N%) ............... 72

3.2.2. Sự thay đổi tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác theo chỉ số (IV%)................. 80

3.2.3. Sự thay đổi tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác theo nhóm gỗ........................ 88

ix

3.2.4. Sự thay đổi số lƣợng loài và trữ lƣợng theo dạng sống ........................................ 98

3.3. Đánh giá sự thay đổi đa dạng cây gỗ trƣớc và sau khai thác ............................... 101

3.3.1. Sự thay đổi một số chỉ số đa dạng cây gỗ trƣớc và sau khai thác....................... 101

3.3.2. Đa dạng loài theo cấp kính.................................................................................. 106

3.3.3. Đa dạng theo nhóm gỗ ........................................................................................ 108

3.3.4. Đa dạng loài theo dạng sống ............................................................................... 111

3.3.5. Biến động đa dạng loài........................................................................................ 113

3.4. Đánh giá sự thay đổi tái sinh rừng trƣớc và sau khai thác................................... 118

3.4.1. Tổ thành tầng cây tái sinh ................................................................................... 118

3.4.2. Các chỉ tiêu đánh giá tái sinh rừng...................................................................... 123

3.4.3. Mối quan hệ giữa tổ thành tầng cây cao với tổ thành tầng cây tái sinh .............. 132

3.5. Đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh .................................................................. 133

3.5.1. Đối với thiết kế khai thác .................................................................................... 133

3.5.2. Đối với quá trình khai thác.................................................................................. 134

3.5.3. Giải pháp kỹ thuật lâm sinh sau khai thác .......................................................... 141

KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ ................................................................ 145

1. Kết luận................................................................................................................ 145

1.1. Sự thay đổi trạng thái rừng trƣớc và sau khai thác ......................................... 145

1.2. Sự thay đổi về tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác .................................... 145

1.3. Sự thay đổi đa dạng cây gỗ trƣớc và sau khai thác ......................................... 145

1.4. Sự thay đổi tái sinh rừng trƣớc và sau khai thác............................................. 146

1.5. Về đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh ................................................... 147

2. Tồn tại.................................................................................................................. 147

3. Khuyến nghị ......................................................................................................... 147

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

Tiếng nƣớc ngoài

PHỤ BIỂU

x

DANH MỤC BẢNG, BIỂU

Trang

Biểu 2.1: Điều tra thống kê tầng cây gỗ ...................................................................42

Biểu 2.2: Phân cấp trữ lƣợng theo nhóm gỗ .............................................................43

Biểu 2.3: Phân bố cây tái sinh theo cỡ chiều cao......................................................54

Biểu 2.4: Phân bố cây tái sinh theo cỡ đƣờng kính ..................................................54

Bảng 3.1: Một số nhân tố điều tra cơ bản của các OTC...........................................57

Bảng 3.2: Phân bố số cây và trữ lƣợng theo nhóm gỗ..............................................61

Bảng 3.3: Phân bố số cây và trữ lƣợng theo dạng sống............................................65

Bảng 3.4: Phẩm chất của các bộ phận cây rừng .......................................................66

Bảng 3.5: Số cây mất đi và cƣờng độ tổng hợp khai thác ........................................68

Bảng 3.6: Trữ lƣợng và cƣờng độ tổng hợp khai thác..............................................70

Bảng 3.7: Công thức tổ thành theo N% một số OTC ...............................................72

Bảng 3.8: Sự thay đổi một số chỉ tiêu trong công thức tổ thành trƣớc và sau khai

thác............................................................................................................................75

Bảng 3.9: Công thức tổ thành theo IV% một số OTC..............................................80

Bảng 3.10: Sự thay đổi một số chỉ tiêu trong công thức tổ thành trƣớc và sau khai

thác............................................................................................................................82

Bảng 3.11: Các loài cây ƣu thế chủ yếu có ∑IV%≥50%..........................................87

Bảng 3.12: Công thức tổ thành nhóm gỗ theo số cây một số OTC ..........................89

Bảng 3.13: Sự thay đổi một số chỉ tiêu trong công thức tổ thành nhóm gỗ theo số

cây trƣớc và sau khai thác.........................................................................................90

Bảng 3.14: Công thức tổ thành nhóm gỗ theo trữ lƣợng một số OTC .....................93

Bảng 3.15: Sự thay đổi một số chỉ tiêu trong công thức tổ thành nhóm gỗ theo trữ

lƣợng trƣớc và sau khai thác.....................................................................................95

Bảng 3.16: Công thức tổ thành dạng sống theo số cây N%......................................98

Bảng 3.17: Công thức tổ thành dạng sống theo trữ lƣợng M%................................99

Bảng 3.18: Chỉ số phong phú của loài R ................................................................101

Bảng 3.19: Kết quả tính chỉ số Simpson.................................................................103

xi

Bảng 3.20: Mức độ đa dạng loài H.........................................................................104

Bảng 3.21: Kết quả so sánh mức độ đa dạng cây gỗ giữa trƣớc và sau khai thác ..105

Bảng 3.22: Phân bố số loài bị mất đi theo cỡ kính trong từng OTC sau khai thác.107

Bảng 3.23: Đa dạng loài theo nhóm gỗ ..................................................................109

Bảng 3.24: Đa dạng cá thể theo nhóm gỗ ...............................................................110

Bảng 3.25: Đa dạng loài theo dạng sống ................................................................112

Bảng 3.26: Tỷ số hỗn loài.......................................................................................113

Bảng 3.27: Chỉ số đa dạng Rensyi tầng cây cao các trạng thái rừng......................116

Bảng 3.28: Công thức tổ thành tầng cây tái sinh một số OTC ...............................118

Bảng 3.29: Sự thay đổi một số chỉ tiêu trong công thức tổ thành tái sinh trƣớc và sau

khai thác..................................................................................................................120

Bảng 3.30: Mật độ cây tái sinh ...............................................................................124

Bảng 3.31: Chất lƣợng và nguồn gốc cây tái sinh ..................................................125

Bảng 3.32: Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao ...............................................127

Bảng 3.33: Phân bố cây tái sinh theo cấp đƣờng kính Doo....................................128

Bảng 3.34: Hình thái phân bố cây tái sinh..............................................................131

Bảng 3.35: Mối quan hệ giữa tổ thành tầng cây cao với tổ thành tầng cây tái sinh132

Bảng 3.36: Bảng tra trữ lƣợng đổ gãy Mđg từ trữ lƣợng khai thác Mkt...................136

Bảng 3.37: Bảng tra tỷ lệ đổ gãy do khai thác I%đg từ cƣờng độ khai thác I%kt ....139

Bảng 3.38: Các loài cây lựa chọn làm giàu rừng....................................................144

xii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 2.1: Sơ đồ 1 ô tiêu chuẩn .....................................................................................41

Hình 3.1: Phân bố số cây theo nhóm gỗ.......................................................................64

Hình 3.2: Phẩm chất theo số cây trƣớc và sau khai thác ..............................................67

Hình 3.3: Cƣờng độ khai thác và tỷ lệ đổ gãy theo số cây...........................................69

Hình 3.4: Cƣờng độ khai thác và tỷ lệ đổ gãy theo trữ lƣợng ......................................71

Hình 3.5: Sự thay đổi tổ thành loài cây theo N% trƣớc và sau khai thác.....................79

Hình 3.6: Sự thay đổi tổ thành loài cây theo IV% trƣớc và sau khai thác ...................86

Hình 3.7: Chỉ số phong phú R trƣớc và sau khai thác................................................102

Hình 3.8: Phân bố số loài mất đi theo từng cỡ đƣờng kính........................................108

Hình 3.9: Đa dạng loài theo nhóm gỗ.........................................................................110

Hình 3.10: Đa dạng cá thể theo nhóm gỗ ...................................................................111

Hình 3.11: Đa dạng loài theo dạng sống ....................................................................113

Hình 3.12: Biểu đồ chỉ số đa dạng Rensyi OTC 12 khai thác chọn..........................117

Hình 3.13: Biểu đồ chỉ số đa dạng Rensyi OTC 25 khai thác tác động thấp............117

Hình 3.14: Sự thay đổi tổ thành tầng cây tái sinh trƣớc và sau khai thác ..................123

Hình 3.15: Phân bố cây tái sinh theo cỡ chiều cao Hvn và cỡ dƣờng kính Doo........130

Hình 3.16: Quan hệ Mmất đi /Mkt..................................................................................136

Hình 3.17: Quan hệ (I%thskt /I%kt) ..............................................................................138