TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
Cơ sở khoa học
2.1.1 K hái niệm về tái sinh rừng
Tái sinh rừng là một quá trình sinh học đặc thù của hệ sinh thái rừng, thể hiện qua sự xuất hiện của thế hệ cây con từ các loài cây gỗ ở những khu vực rừng đã bị tác động hoặc mất rừng Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc phục hồi thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ, và làm phong phú thêm số lượng và thành phần loài trong quần thể sinh vật Tái sinh rừng không chỉ là hiện tượng sinh học mà còn có yếu tố địa lý, với các quy luật tái sinh khác nhau tùy thuộc vào vùng tự nhiên Đặc biệt, tái sinh rừng nhiệt đới là một vấn đề phức tạp, yêu cầu các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp để đạt hiệu quả Tái sinh rừng có thể được hiểu theo ba hình thức: tái sinh hạt, tái sinh chồi, và tái sinh thân ngầm Từ góc độ triết học, đây là quá trình phủ định biện chứng, trong khi từ góc độ kinh tế, nó liên quan đến tái sản xuất mở rộng tài nguyên rừng Vì vậy, tái sinh rừng là vấn đề kết hợp giữa tự nhiên, kỹ thuật và kinh tế xã hội.
2.1.2 Các phương thức tái sinh rừng, ưu nhược điểm, điều kiện ứng dụng
Một trong những vấn đề quan trọng trong kinh doanh rừng là xác định phương thức tái sinh rừng hiệu quả Tái sinh rừng đóng vai trò nền tảng trong quản lý lâm sinh Tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên, kỹ thuật và kinh tế, có thể áp dụng ba phương thức tái sinh: tái sinh tự nhiên, tái sinh nhân tạo và tái sinh hỗn hợp.
Tái sinh tự nhiên là quá trình hình thành thế hệ rừng mới thông qua khả năng gieo giống tự nhiên của cây rừng, hoàn toàn dựa vào quy luật chọn lọc tự nhiên Phương thức này phụ thuộc vào các yếu tố khách quan của môi trường tự nhiên, ảnh hưởng đến sự phát triển và sinh trưởng của rừng.
Tái sinh tự nhiên mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm việc tận dụng nguồn giống tại chỗ và điều kiện rừng sẵn có như độ ẩm tầng đất mặt và thảm mục Đặc biệt, những khu vực này thường chứa nhiều chất dinh dưỡng cho cây, với cường độ ánh sáng không quá mạnh và sự ổn định về nhiệt độ và ánh sáng Đây là những điều kiện lý tưởng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây mạ và cây con.
Nhược điểm của tái sinh tự nhiên bao gồm việc không thể chủ động điều chỉnh tổ thành loài và mật độ tái sinh theo yêu cầu kinh doanh đã định trước, cùng với thời gian tái sinh kéo dài.
Điều kiện áp dụng tái sinh tự nhiên bao gồm việc có nguồn giống tự nhiên và môi trường sinh thái thuận lợi cho sự phát triển của cây tái sinh Phương pháp này thường được sử dụng ở những khu vực xa xôi, nơi thiếu nhân lực và điều kiện kinh tế, kỹ thuật không cho phép Tái sinh tự nhiên cũng được áp dụng cho các khu vực phòng hộ đầu nguồn và cho các đối tượng cần khoanh nuôi bảo tồn.
Tái sinh nhân tạo là phương pháp phục hồi rừng mới thông qua sự can thiệp kỹ thuật của con người, bao gồm các bước như chọn giống, gieo ươm, trồng rừng và chăm sóc để phát triển rừng trên đất mới.
Tái sinh nhân tạo mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng lựa chọn loài cây trồng phù hợp với mục đích kinh doanh và điều kiện môi trường Quy trình này cho phép kiểm soát kỹ thuật từ khâu chọn giống, đảm bảo cây con được nuôi dưỡng phát triển mạnh mẽ Kết quả là cây trồng rừng có sinh lực tốt và tốc độ sinh trưởng nhanh, giúp rút ngắn chu kỳ kinh doanh và sớm thu hồi vốn.
Tái sinh nhân tạo có nhược điểm là yêu cầu điều kiện kinh tế và kỹ thuật nhất định, khiến việc triển khai trên diện rộng trở nên khó khăn Thêm vào đó, về mặt sinh thái, rừng thuần loài thường gặp phải những vấn đề tương tự như rừng tự nhiên, dẫn đến nhiều hạn chế trong việc duy trì đa dạng sinh học.
Điều kiện áp dụng phương pháp này thường là ở những khu vực đất đai tương đối bằng phẳng Để đảm bảo hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, cần có sự đầu tư thích đáng Đồng thời, việc thực hiện phải dựa trên quy hoạch và chiến lược phát triển lâm nghiệp rõ ràng.
Xúc tiến tái sinh tự nhiên là phương pháp tái sinh kết hợp giữa tái sinh tự nhiên và tái sinh nhân tạo Phương pháp này chủ yếu dựa vào khả năng tái sinh tự nhiên, trong khi con người can thiệp bằng các kỹ thuật để hỗ trợ và tăng cường quá trình tái sinh.
Xúc tiến tái sinh tự nhiên mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, kết hợp lợi ích của cả tái sinh tự nhiên và tái sinh nhân tạo, đồng thời giảm thiểu nhược điểm của hai phương pháp này Phương pháp này tận dụng khả năng gieo giống tự nhiên của cây rừng, đồng thời con người có thể tạo ra những điều kiện thuận lợi cho hạt giống nảy mầm và cây tái sinh phát triển mạnh mẽ Hơn nữa, nó còn giúp duy trì tính đa dạng sinh học và phẩm chất di truyền thông qua quá trình chọn lọc tự nhiên.
Nhược điểm của xúc tiến tái sinh tự nhiên là sự hiểu biết hạn chế của con người về đặc điểm sinh thái của loài, điều này dẫn đến những hạn chế trong kỹ thuật áp dụng biện pháp lâm sinh.
(-) Điều kiện áp dụng: áp dụng trong kỹ thuật phục hồi rừng thứ sinh nghèo, phục hồi rừng sau khi khai thác.
Nghiên cứu các phương thức tái sinh rừng là nền tảng quan trọng cho việc phát triển các phương thức lâm sinh hiệu quả Tái sinh rừng không chỉ là quá trình phục hồi cây rừng mà còn bao gồm việc phục hồi đất rừng và hệ sinh vật rừng, đóng vai trò thiết yếu trong sản xuất kinh doanh lâm nghiệp.
Tổng quan vấn đề nghiên cứu
2.2.1 Nghiên cứu về tái sinh trên thế giới
Hiện nay, nhiều nghiên cứu và tài liệu trên thế giới đã chỉ ra rằng tái sinh rừng là một quá trình sinh học đặc thù của hệ sinh thái rừng Quá trình này thể hiện qua sự xuất hiện của thế hệ cây con từ các loài cây gỗ tại những khu vực như dưới tán rừng, chỗ trống trong rừng, đất rừng sau khai thác và đất rừng sau nương rẫy Lớp cây con này đóng vai trò lịch sử quan trọng trong việc thay thế thế hệ cây già cỗi, do đó, tái sinh được hiểu theo nghĩa hẹp là quá trình phục hồi các thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ.
Theo các nhà nghiên cứu, hiệu quả tái sinh rừng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mật độ cây, tổ thành loài, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con và đặc điểm phân bố Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu sự tương đồng và khác biệt giữa tổ thành lớp cây tái sinh và tầng cây gỗ lớn, điển hình là các công trình của Mibbre-ad (1930), Richards (1933, 1939), Aubreville (1938), Beard (1946) và Lebrun cùng Gilbert.
Do sự phức tạp trong cấu trúc loài cây, chỉ một số loài có giá trị được khảo sát thực tế Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới rất phức tạp và chưa được nghiên cứu đầy đủ Hầu hết tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng chủ yếu tập trung vào những loài cây có giá trị kinh tế, đặc biệt trong điều kiện rừng đã bị biến đổi.
Van Steenis (1956) đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh quan trọng của rừng mưa nhiệt đới: 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 chủ yếu xoay quanh hiệu quả của các phương pháp xử lý lâm sinh liên quan đến tái sinh của các loài cây mục đích trong các kiểu rừng khác nhau Nhờ đó, các nhà lâm sinh học đã phát triển thành công nhiều phương thức chặt tái sinh.
Baur (1964) đã tổng kết chi tiết các bước và hiệu quả của từng phương thức tái sinh trong tác phẩm "Cơ sở sinh thái học của kinh doanh rừng mưa".
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 ưu sáng, nhóm cây bán chịu bóng và nhóm cây chịu bóng Kết cấu của quần thể lâm phần có ảnh hưởng đến tái sinh rừng I.D.Yurkevich (1960) đã chứng minh độ tàn che tối ưu cho sự phát triển bình thường của đa số các loài cây gỗ là 0,6 - 0,7
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) đã tổng kết rằng cây tái sinh tự nhiên trong các ô nhỏ (1 x 1m, 1 x 1.5m) thường có dạng phân bố cụm, với một số ít có phân bố Poisson Tại Châu Phi, các nghiên cứu của Tayloer (1954) và Barnard (1955) cho thấy cần bổ sung số lượng cây tái sinh trong rừng nhiệt đới bằng trồng rừng nhân tạo Ngược lại, Budowski (1956), Bava (1954) và Atinot (1965) nhận định rằng dưới tán rừng nhiệt đới ở Châu Á có đủ cây tái sinh có giá trị kinh tế, do đó cần các biện pháp lâm sinh để bảo vệ và phát triển chúng Độ khép tán của quần thể ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và sức sống của cây con V.G.Karpov (1969) đã chỉ ra rằng mối quan hệ cạnh tranh giữa cây con và quần thể là phức tạp, liên quan đến dinh dưỡng khoáng, ánh sáng, độ ẩm và đặc tính sinh học của thực vật.
Nghiên cứu khả năng tái sinh tự nhiên của thảm thực vật sau nương rẫy ở Tây Bắc Ấn Độ cho thấy chỉ số đa dạng loài rất thấp, với chỉ số loài ưu thế đạt đỉnh ở giai đoạn đầu của quá trình diễn thế và giảm dần theo thời gian bỏ hoá (Ramakrishnan, 1981, 1992) Tương tự, nghiên cứu của Long Chun và cộng sự (1993) tại Xishuangbanna, tỉnh Vân Nam, Trung Quốc cho thấy sau 3 năm bỏ hoá nương rẫy, khu vực này có 17 họ, 21 chi và 21 loài thực vật, trong khi sau 19 năm, sự đa dạng này có thể thay đổi đáng kể.
60 họ, 134 chi, 167 loài(Phạm Hồng Ban, 2000)[1]
2.2.2 N hững nghiên cứu tái sinh trong nước
Cấu trúc tổ thành tầng cây tái sinh tại khu vực Hồ Núi Cốc không phong phú và đa dạng, chủ yếu bao gồm các loài cây ưa sáng, mọc nhanh và ít giá trị kinh tế Các loài cây tái sinh chủ yếu gồm có: Thẩu Tấu (Aprosa mycrocalyx), Keo lá tràm (Acacia auriculifomis), Mé cò ke (Microcos paniculata), Muối (Rhus chinensis), Sòi tía (Sapium discolor), Thành ngạnh đỏ ngọn (Cratoxylum pruniflorum) và Sơn ta (Toxicodendronsuccedanea).
Kháo nhớt (Machilus leptophylla) và nhiều loài khác đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa rừng trồng thành rừng tự nhiên hoặc rừng trồng gần giống với tự nhiên Việc này giúp gia tăng sự đa dạng về loài và nâng cao khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi của môi trường sống, từ đó tạo ra một hệ sinh thái rừng bền vững.
Nghiên cứu khu vực Hồ Núi Cốc cho thấy cây tái sinh có chất lượng tốt chiếm trên 50%, trong khi cây chất lượng kém dưới 15% Chất lượng cây tái sinh ở rừng trồng Bạch đàn thường thấp hơn so với rừng trồng Keo và rừng hỗn giao, do Keo có khả năng cải tạo đất tốt hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho cây tái sinh phát triển Hơn 80% cây tái sinh ở đây phát triển từ hạt nhờ sự phát tán của gió, chim và côn trùng, điều này góp phần tạo ra rừng bền vững và khả năng chống chịu tốt với môi trường Đặc biệt, rừng trồng tại Hồ Núi Cốc không chỉ có vai trò phòng hộ chống xói mòn mà còn liên quan đến du lịch sinh thái, do đó việc phát triển rừng với cấu trúc tự nhiên là cần thiết để thu hút khách du lịch.
Phân bố số cây theo chiều cao tại khu vực Hồ Núi Cốc cho thấy phần lớn cây tái sinh nằm trong khoảng từ 51 đến 150 cm, chứng tỏ rằng lớp cây tái sinh dưới tán rừng đang ở giai đoạn đầu của quá trình phục hồi Trong những năm gần đây, rừng phòng hộ Hồ Núi Cốc đã được quản lý chặt chẽ bởi Ban quản lý rừng, giao cho các hộ cá nhân và tập thể, cùng với các dự án phát triển rừng và kinh tế xã hội, đã tạo điều kiện thuận lợi cho cây cối sinh trưởng và phát triển Một số loài cây đã đạt chiều cao trên 150 cm, cho thấy sự tiến bộ trong quá trình tái sinh của khu vực này.
Mạng lưới cây tái sinh dưới tán rừng trồng phòng hộ Hồ Núi Cốc chủ yếu có dạng phân bố ngẫu nhiên Tuy nhiên, tại một số lâm phần, cây tái sinh lại phân bố theo dạng cụm, đặc biệt là trong các khu rừng trồng hỗn giao ở thành phố Thái Nguyên và huyện Đại Từ (Nguyễn Thanh Tiến, 2004).
Nghiên cứu của Thái Văn Trừng về quy luật phát sinh và tái sinh tự nhiên của các xã hợp thực vật rừng nhiệt đới đã chỉ ra rằng trong thiên nhiên nhiệt đới, sự đa dạng của quần thể thực vật chủ yếu là những loài ưu thế, với các kiểu thảm thực vật là đơn vị cơ bản Mặc dù có thể tồn tại những dạng quần hợp ở môi trường khắc nghiệt, nhưng phổ biến hơn là các phức hợp thực vật với sự phân hóa rõ rệt về độ ưu thế Việc tìm hiểu khu vực phân bố địa lý, đặc biệt là vùng trung tâm phát sinh của từng loài, là rất cần thiết Ngoài ra, cần nghiên cứu nguồn gốc, lịch sử phát triển, và các đặc tính sinh lý, sinh thái của thực vật đối với các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng Đối với nhóm nhân tố đá mẹ và thổ nhưỡng, tính chịu đựng của đất đối với khô hạn, ngập úng, và độ pH cũng cần được xem xét Cuối cùng, các giai đoạn sống của thực vật từ cây mạ đến trưởng thành, chu kỳ phát dục, hình thức thụ tinh, và khả năng chống chịu với côn trùng và bệnh tật là những yếu tố quan trọng cần được nghiên cứu.
Từ năm 1962 đến 1969, Viện Điều tra - Quy hoạch rừng đã tiến hành điều tra tái sinh tự nhiên tại các khu vực rừng thứ sinh ở Yên Bái (1965), Hà Tĩnh (1966), Quảng Bình (1969) và Lạng Sơn, tập trung vào các "loại hình thực vật ưu thế".
Tổng quan khu vực nghiên cứu
Võ Nhai là huyện vùng cao thuộc tỉnh Thái Nguyên, tọa lạc ở phía đông bắc với tọa độ 105 độ 45’- 106 độ 17’ kinh độ Đông và 21 độ 36’- 21 độ 56’ vĩ độ Bắc Huyện có diện tích tự nhiên lên đến 83.950,24ha, bao gồm 14 xã và 1 thị trấn, trong đó 11 xã thuộc khu vực III và 4 đơn vị thuộc khu vực II Với dân số khoảng 66.340 người, Võ Nhai nổi bật với địa hình phức tạp, chủ yếu là đồi núi, đất ruộng hạn chế, và phần lớn diện tích là đồi núi thấp cùng núi đá vôi, trong khi những vùng đất bằng phẳng chủ yếu nằm dọc theo các khe suối, triền sông và thung lũng, phục vụ cho sản xuất nông nghiệp nhỏ.
Vị trí địa lý của Võ Nhai rất đặc biệt, nằm ở phía Đông giáp tỉnh Lạng Sơn, phía Tây giáp huyện Đồng Hỷ và tỉnh Bắc Kạn, phía Nam giáp tỉnh Bắc Giang và huyện Đồng Hỷ, trong khi phía Bắc giáp hai tỉnh Bắc Kạn và Lạng Sơn.
Võ Nhai nổi bật với địa hình chủ yếu là đồi núi thấp và núi đá vôi, xen lẫn những vùng đất bằng phẳng nhỏ nằm dọc theo các khe suối và triền sông.
Theo kết quả phúc tra theo phương pháp định lượng FAO/UNESCO do Viện Thiết kế xây dựng thực hiện thì toàn huyện có các nhóm đất sau:
- Đất phù sa: 1.816 ha chiếm 2,15% diện tích
- Đất đen: 935 ha chiếm 1,11% diện tích
- Đất xám bạc màu: 63.917,7 ha chiếm 75,63% diện tích
- Các loại đất khác: có 11.070,4 ha chiếm 16,65% diện tích.
Võ Nhai sở hữu nhiều loại đất canh tác phù hợp cho nhiều loại cây trồng, đặc biệt là cây công nghiệp, cây ăn quả và trồng rừng Tuy nhiên, chủ yếu là đất đồi núi, trong khi diện tích đất bằng phẳng phục vụ cho nông nghiệp rất hạn chế, với tổng diện tích đất ruộng lúa chỉ còn 2.916,81 ha.
Huyện có diện tích đất lâm nghiệp lớn và khí hậu nhiệt đới, dẫn đến sự phong phú về hệ thực vật với nhiều loại gỗ quý từ nhóm II đến nhóm VIII Tuy nhiên, trữ lượng gỗ quý hiện nay đã giảm đáng kể Rừng già và rừng trung bình chỉ chiếm tỷ lệ thấp, chủ yếu tập trung ở các khu vực sâu và xa Ngoài rừng gỗ, còn có sự hiện diện của rừng tre, nứa và vầu.
- Rừng tre, nứa, vầu: 603 ha
Hệ động vật tại đây rất phong phú và đa dạng, bao gồm nhiều loại thú rừng, bò sát và chim Tuy nhiên, hiện nay, số lượng động vật đang giảm sút nghiêm trọng do tình trạng săn bắn bừa bãi và nạn chặt phá rừng, dẫn đến mất nơi cư trú cho chúng.
Qua kết quả tìm hiểu, Võ Nhai có các loại khoáng sản sau:
Kim loại màu tại khu vực Thần Sa chủ yếu bao gồm chì và kẽm với quy mô trữ lượng nhỏ và không tập trung Ngoài ra, vàng cũng được tìm thấy ở Thần Sa, Sảng Mộc và Liên Minh, nhưng chỉ là vàng sa khoáng với hàm lượng thấp, điều này khiến cho việc quản lý khai thác trở nên khó khăn.
- Mỏ phốt pho ở La Hiên trữ lượng khá (khoảng 60.000 tấn)
- Khoảng sản vật liệu xây dựng như: Đá xây dựng, cát, sỏi, sét xi - măng ở La Hiên…
Huyện có hai hệ thống sông chính là sông Nghinh Tường và sông Dong, cùng với nhiều khe, suối nhỏ, tạo nên nguồn nước mặt phong phú nhưng phân bố không đều Qua khảo sát, nguồn nước ngầm tại đây cũng dồi dào và có chất lượng tốt, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt và sản xuất.
Địa hình nơi đây được hình thành bởi dãy núi đá vôi kết hợp với núi đất trung điệp, tạo nên những thắng cảnh thiên nhiên tuyệt đẹp của núi rừng Một trong những điểm nhấn nổi bật là quần thể hang động Phượng Hoàng và suối, thu hút du khách bởi vẻ đẹp hùng vĩ và kỳ bí.
Mỏ Gà và các hang động như Nà Kháo, Hang Huyền sở hữu nhiều nhũ đá đẹp mắt, tạo nên cảnh quan thiên nhiên ấn tượng Mái Đá Ngườm tại xã Thần Sa được coi là cái nôi của người Âu Lạc, đánh dấu sự hình thành của nền văn minh cổ đại Rừng Khuôn Mánh ở xã Tràng Xá không chỉ là nơi thành lập đội cứu quốc quân II mà còn có nhiều hang động và di tích lịch sử quan trọng, ghi dấu ấn trong lịch sử dân tộc.
Hệ thống giao thông ngày càng hoàn thiện, giúp huyện phát huy tiềm năng du lịch, đồng thời kết nối hiệu quả với hệ thống du lịch toàn tỉnh.
2.3 4 Điều kiện kinh tế - xã hội
Võ Nhai có tổng diện tích đất đai đa dạng, bao gồm đất phù sa 1.816 ha (2,15%), đất đen 935 ha (1,11%), đất xám bạc màu 63.917,7 ha (75,63%) và các loại đất khác 11.070,4 ha (16,65%) Đặc biệt, đất đai ở Võ Nhai rất thích hợp cho nhiều loại cây trồng như ngô, đỗ tương, thuốc lá, mía, lạc và chè.
Trên địa bàn Võ Nhai có sông Nghinh Tường, sông Dong và nhiều khe, suối nhỏ chảy qua.
Võ Nhai là một huyện có 15 đơn vị hành chính, bao gồm thị trấn Đình Cả và 14 xã: Sáng Mộc, Nghinh Tường, Thần Sa, Vũ Chấn, Cúc Đường, La Hiên, Lâu Thượng, Phú Thượng, Tràng Xá, Liên Minh, Phương Giao, Liên Minh và Dân Tiến.
Võ Nhai là địa bàn sinh sống của 8 dân tộc như: Kinh (34,17%); Tày (29,88%); Nùng (14,52%); Dao (12,63%); Các dân tộc H’Mông, Cao Lan, Hoa chiếm 8,7%.
Người Cao Lan (Sán Chay, Sán Chí) sống chủ yếu bằng nghề làm ruộng nước, làm nương, trồng rừng.
Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Đề tài chỉ nghiên cứu một số đặc điểm tái sinh tự nhiên tại xã Thần Sa, huyện Võ Nhai ,tỉnh Thái Nguyên
Đề tài nghiên cứu tập trung vào các đặc điểm tái sinh dưới tán rừng phục hồi tại xã Thần Sa, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên Nghiên cứu này xem xét số lượng, chất lượng tái sinh và phân bố của các loài cây tái sinh trong khu vực.
Địa điểm và thời gian nghiên cứu
- Địa điểm: Tại xã Thần Sa,huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên
- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 01/2019 đến tháng 06/2019
Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Khái quát đặc điểm cấu trúc tầng cây gỗ tại xã Thần Sa, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên.
Nội dung 2:Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc cây tái sinh tại xã Thần Sa, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên.
+ Đặc điểm cấu trúc tổ thành, mật độ cây tái sinh
+ Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh và tỷ lệ cây tái sinh triển vọng. + Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học (Shannon - Weaver)
Nội dung 3: Nghiên cứu quy luật phân bố cây tái sinh xã Thần Sa, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên
+ Phân bố số cây theo cấp chiều cao.
+ Phân bố loài cây theo cấp chiều cao
+ Đặc điểm cây bụi thảm tươi tại khu vực nghiên cứu.
+ Đặc điểm đất nơi khu vực nghiên cứu
Nội dung 4: Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh cho trạng thái trạng thái rừng phục hồitại khu vực nghiên cứu.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Đặc điểm cấu trúc tầng cây gỗ tại xã Thần Sa, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên
4.1.1 Đặc điểm tấng cây gỗ lâm phần có loài Nghiến gân ba
Phân tích bảng số liệu tầng cây gỗ của 9 OTC có cây Nghiến cho phép xác định công thức kết cấu tổ thành loài cây gỗ Việc này giúp hiểu rõ mối quan hệ giữa loài cây nghiên cứu và các loài cây khác, từ đó nhận diện được sự hỗ trợ tồn tại hay cạnh tranh giữa chúng Điều này cũng giúp xác định loài cây mọc cùng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều tra và áp dụng biện pháp lâm sinh phù hợp nhằm phát triển loài cây Nghiến, như được thể hiện trong bảng 4.0.1.
Bảng 4.1 Tổ thành tầng cây gỗ trạng thái rừng phục hồi tại Thần Sa
Loài thế ưu Công thức tổ thành
13,56Kha+13,30Ngh+11,78Mat+10,13Duo+7, 91Suđ+6,59Hav+5,90Siđ+5,89Mas+5,31Hvn+ 19,53Lk
Muo+6,48Mas+5,57Pha+5,03Nhr+22,47Lk
Ghi chú: Nghến, Suđ, Nhđ, Mat, Cbb, Hvđ, Kha, Duo, Bob, Mas, Cha, Nhr, Nhđ, Siđ, Tbb, Vom, Ddx, Lom, Deg, Sog, Pha, Thđ, Tnt, Mo, Muo, Tbl, Trv, Phm, Qut, Lot, Lk.
Mật độ cây tổ thành tầng cây gỗ trong khu vực OTC dao động từ 280 đến 410 cây/ha, với OTC 3 và 7 có mật độ cây cao nhất Số loài xuất hiện trong OTC từ 15 đến 20 loài, trong đó có từ 4 đến 8 loài tham gia vào công thức tổ thành, chủ yếu là các cây gỗ ưa sáng và mọc nhanh như Dẻ cau và Thích bắc bộ.
Hình 4 1 Biểu đồ số lượng loài và số loài ưu thế trong các OTC
Hầu hết các OTC đều có số loài ưu thế tương đồng trong khu vực nghiên cứu, mặc dù tổng số loài xuất hiện ở các OTC là khác nhau
4.1.2 Đặc điểm hình thái của cây Nghiến gân ba (Excentrodendron tonkinense)
4.1.2.1 Đặc điểm hình thái thân
Ngành hình thái học thực vật ra đời từ thế kỷ 18 khi triết gia Johann Wolfgang von Goethe khám phá sự đa dạng của các loài thực vật Ông bắt đầu tìm kiếm một loài thực vật nguyên mẫu, từ đó phát sinh tất cả các dạng thực vật khác Nghiên cứu hình thái học và phân loại học thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích hình dáng vật lý phong phú của các loài, giúp hiểu rõ mối liên hệ giữa chúng.
Dựa trên việc tổng hợp tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về đặc điểm hình thái loài Nghiến (Excentrodendron tonkinense (Gagnep) Change & Miau, 1978) kết hợp với điều tra thực địa tại khu bảo tồn thiên nhiên Thần Sa, chúng tôi đã xác định được các đặc điểm chính của loài này.
Hình 4.2 Hình thái thân cây Nghiến Thân Nghiến
Cây gỗ lớn thường xanh này có thân thẳng và phân cành cao, với chiều cao lên tới 33 - 40m và đường kính từ 80 - 115 cm Vỏ cây nứt sần sùi, trong khi cành non nhẵn mịn và trở nên sần sùi khi trưởng thành Cuống lá dài từ 2 - 5cm.
4.1.2.2 Đặc điểm lá, hoa, quả
Lá cây có màu xanh, hình trứng, kích thước khoảng 10 - 12 x 7 - 10 cm, với mép nguyên và từ 5 - 7 đôi gân, trong đó có 3 gân gốc Cuống lá dài từ 3 - 5 cm và không phình Khi lá rụng, chúng sẽ chuyển sang màu vàng đỏ và thường rụng nhiều vào tháng 11.
Hoa có màu trắng vàng đơn tính, với hoa đực đường kính 1,5cm và đài hình chuông, chia thành 5 thùy sâu dài 15cm Cánh hoa dài 1,3cm, nhị hoa 25 xếp thành 5 bó, chỉ nhị dài từ 1 - 1,3cm và bao phấn hình bầu dục dài 3mm Quả có màu xanh, dài 3 - 4cm, chia làm 5 cạnh với cuống quả dài 3 - 5cm, quả khô tự mở có đường kính 1,8cm Trong năm, cây có 2 nhịp điệu sinh trưởng: nhịp mùa xuân vào tháng 2 - 3 và nhịp mùa thu vào tháng 6 - 7.
Hình 4.3 Hình thái lá cây Nghiến
4.1.3 Đặc điểm cấu trúc quần xã thực vật nơi loài Nghiến phân bố
4.1.3.1 Đặc điểm phân bố của loài Nghiến
Nghiến là loài cây đặc trưng của vùng núi đá vôi và rừng thường xanh mưa mùa á nhiệt đới, được chia thành hai loại: rừng trên núi đá vôi và rừng trên núi đất Khu vực này có lượng mưa hàng năm trên 1378mm, với mùa khô kéo dài hơn ba tháng, độ ẩm trung bình hàng tháng trên 80%, nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất từ 26 đến 36 độ C và tháng lạnh nhất từ 6 đến 15 độ C Rừng thường xanh mưa mùa á nhiệt đới trên núi đá vôi chủ yếu phân bố ở độ cao trên 700m, trong khi rừng trên núi đất có thành phần cây rừng phong phú, bao gồm nhiều loài như Đinh, Trai lý, Nghiến và Ké Cấu trúc rừng trên núi đất gồm ba tầng: tầng cây gỗ, tầng cây bụi và tầng thảm tươi, trong khi rừng trên núi đá vôi chủ yếu phân bố ở các dải núi đá vôi.
4.1.3.2 Cấu trúc mật độ tầng cây gỗ và mật độ cây Nghiến
Mật độ tầng cây gỗ, được tính bằng số cây trên một hecta (N cây/ha), là một đặc trưng quan trọng của quần thể rừng, phản ánh mức độ tận dụng dinh dưỡng và ảnh hưởng lẫn nhau giữa các cây Nó cũng cho thấy khả năng thích nghi của cây rừng với điều kiện sống thay đổi và khoảng cách giữa các cây trong quần thể Nghiên cứu mật độ giúp đánh giá tiềm năng sản xuất của điều kiện lập địa, từ đó hiểu rõ hơn về sự tương tác trong quần xã rừng.
Bảng 4.2 C ấu trúc mật độ tầng cây gỗ và Nghiến
OTC Số lượng cây trong OTC
Số cây nghiến trong OTC
Mật độ cây nghiến (cây/ha)
Kết quả từ bảng 4.2 cho thấy trong OTC 1, mật độ cây gỗ là 360 cây/ha, trong đó cây Nghiến đạt 30 cây/ha Tại OTC 7, mật độ cây gỗ tăng lên 390 cây/ha, với mật độ cây Nghiến cao nhất là 60 cây/ha Trong khi đó, OTC 3 có mật độ cây gỗ đạt 410 cây/ha, nhưng mật độ cây Nghiến lại thấp nhất trong 9 OTC, chỉ đạt 10 cây/ha.
Đặc điểm cấu trúc cây tái sinh tại xã Thần Sa, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên
4.2.1 Đặc điểm cấu trúc tổ thành cây tái sinh Đề tài đã tiến hành nghiên cứu 5 ODB trên tổng 9 OTC, kết quả tổng hợp được thực hiện như phần phương pháp đã trình bày ở phần 3, kết quả tổng hợp được ở bảng sau:
Bảng 4.3 Tổ thành cây tái sinh trạng th ái phục hồi tại Thần Sa
1 6320 14 5 2,17Ngh+2,07Nhđ+1,96Mat+1,74Hvn+1,09Tb b+Sud+2.14LK
2 6720 13 7 2,50Tnt+2,25Cha+1,63Map+1,25Hvn+1,25Ng h+0,88Cbb+2.02Lk
3 8480 9 6 2,45Ngh+2, 08Nhđ+1,98Cbb+1,13Hvn+0,66Tb b+0,57Thđ+1,13lk
4 8400 14 6 2,48Mat+2,10Vom+1,71Mas+1,24Hav+1,24M lt+0,86Kha+0,38Lk
1,96Kha+1,96Ngh+1,79Thu+1,43Trv+1,25Du o+1,25Thđ+1,07Ddx+0,89Ngl+0,71Mas+0,72
6 4640 12 4 2,2Kha+2,2Thu+1,19Duo+1,02Mat+1,02Ngl+
7 7200 9 5 2,56Cbb+2,44Nhđ+1,89Hvn+1,78Ngh+1,33So g+1.71Lk
8 6720 13 9 1,43Nhđ+1,31Hvn+1,19Kha+1,07Cbb+1,07Ng h+0,95Sog+0,71Mas+0,6Tbb+0,6Trv+1,08Lk
9 7520 11 7 2,13Hvn+1,49Hav+1,28Hav+1,06Ngh+0,96Ch a+0,85Mlt+0,64om+1,61Lk
Bài viết này trình bày các loại cây và đặc điểm của chúng, bao gồm Ngh:nghiến, Suđ:sung đá, Nhđ:nhọc đá, Mat:màng tang, Cbb:chay bắc bộ, Hvđ:hương viên đá, Kha:kháo, Duo:dướng, Bob:bông bạc, Mas:mạy sả, Cha:châm, Nhr:nhãn rừng, Nhđ:nhọc đen, Siđ:si đá, Tbb:thích bắc bộ, Vom:vỏ mản, Ddx:dâu da xoan, Lom:lộc mại, Deg:dẻ gai, Sog:sồi gai, Pha:phay, Thđ:thị đen, Tnt:thích năm thùy, Mo:mò, Muo:muồng, Tbl:thôi ba lông, Trv:trương vân, Phm:phân mã, Qut:quếch tía, Lot:lõi thọ, và Lk:loài khác Những thông tin này có thể hữu ích cho việc nhận diện và phân loại các loài thực vật trong khu vực.
Kết quả từ bảng 4.3 cho thấy tổ thành cây tái sinh tại khu vực có nghiến phân bố khá đa dạng, với các loài chủ yếu như mạy tèo, nhọc đá, dẻ gai, sồi gai, và thích bắc bộ Ở các OTC 1 đến 3, số loài tham gia công thức tổ thành có sự biến động đáng kể.
Trong nghiên cứu này, có từ 9 đến 14 loài tham gia, chủ yếu bao gồm Hương viên núi, Thích bắc bộ, Châm và Chay bắc bộ Tại OTC 4 đến 6, số loài tham gia trong công thức tổ thành có sự biến động từ 4 đến 6 loài.
Trong nghiên cứu, có từ 11 đến 14 loài tham gia, với sự biến động không lớn, chủ yếu là các loài như Mạy tèo, Nhọc đen, Si đá, và Thích năm thùy Ở ba OTC cuối cùng, số loài tham gia dao động từ 9 đến 13, bao gồm Nhãn rừng, Lộc mại, và Dâu da xoan Kết quả cho thấy rằng số loài có sự biến động lớn nhất và phần trăm cây tái sinh nghiến cũng thay đổi đáng kể qua từng OTC, với mức thấp nhất là 0.85% ở OTC 6 và cao nhất là 2.71% ở OTC 1.
Hình 4.4 Biểu đồ số lượng loài xuất hiện/số lượng loài ưu thế trong các OTC nghiên cứu
Biểu đồ 4.4 cho thấy rằng số loài ưu thế trong các OTC tương đối đồng đều, với OTC 9 là trường hợp duy nhất có số loài ưu thế cao hơn Tuy nhiên, tổng số loài xuất hiện trong các OTC biến động từ 9 đến 14 loài.
4.2.2 Đặc điểm cấu trúc mật độ và mật độ cây tái sinh triển vọng Đề tài đã nghiên cứu 5 ODB trên 9 OTC, sau đây là bảng tổng hợp mật độ cây tái sinh trạng thái phục hồi tại xa Thần Sa theo vị trí chân, sườn, đỉnh, kết quả tổng hợp dưới bảng sau:
Bảng 4.4 Tổng hợp mật độ cây tái sinh trạng thái Phục hồi tại xã Thần Sa
Vị trí Độ cao Mật độ
Mật độ cây TS triển vọng (cây/ha)
Mật độ cây tái sinh tại xã Thần Sa cho thấy sự đa dạng rõ rệt, với các chỉ số cụ thể như sau: ở chân núi, mật độ cây tái sinh dao động từ 2160 đến 2560 cây/ha, cao nhất trong các khu vực; ở sườn núi, mật độ này biến động từ 2000 đến 2320 cây/ha; trong khi đó, tại đỉnh núi, mật độ cây tái sinh thấp nhất, chỉ từ 1440 đến 1920 cây/ha Kết quả cho thấy chân núi có sự biến động lớn nhất về mật độ cây tái sinh, trong khi sườn núi ghi nhận mật độ thấp nhất Biểu đồ so sánh trong hình 4.5 sẽ minh họa rõ hơn về mô hình này.
Hình 4.5 Biểu đồ mật độ cây tái sinh và tỷ lệ cây triển vọng trạng thái Phục hồi tại xã Thần Sa
Biểu đồ 4.5 cho thấy OTC số 3 và 4 có mật độ cây tái sinh cao nhất, trong khi OTC số 6 ghi nhận mật độ thấp nhất Mật độ cây tái sinh triển vọng tại OTC số 3 và 4 cũng cao nhất, đồng thời tỷ lệ cây triển vọng ở hai OTC này là cao nhất trong số ba OTC đã nghiên cứu.
4.2 3 Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học (Shannon - Weaver)
Đa dạng sinh học, khái niệm cơ bản nhất, được hiểu là sự phong phú về số lượng loài trong quần xã thực vật của một khu vực nghiên cứu Theo cách đo lường định lượng, chỉ số đa dạng sinh học là một phép thống kê bao gồm hai yếu tố chính: thành phần số lượng loài và sự đồng đều trong phân bố cá thể của các loài Điều này có nghĩa là chỉ số đa dạng sinh học không chỉ phụ thuộc vào số lượng loài mà còn vào số lượng cá thể và xác suất xuất hiện của các cá thể trong mỗi loài.
Nhiều phương pháp nghiên cứu định lượng chỉ số đa dạng sinh học đã được đề xuất, trong đó phương pháp của Shannon và Weiner là nổi bật và phổ biến nhất Bài viết đã áp dụng công thức này để đánh giá chỉ số đa dạng sinh học của cây tái sinh trong khu vực nghiên cứu, với kết quả được trình bày trong bảng 4.4 dưới đây.
Kết quả từ bảng 4.4 cho thấy mật độ cây tái sinh dao động từ 280 đến 410 cây/ha, với số loài có mặt trong OTC từ 13 đến 20 loài Chỉ số đa dạng sinh học trong các OTC tương đối đồng đều, với chỉ số Shannon dao động từ -0.9811.
Tại OTC số 4, chỉ số đa dạng sinh học cao nhất đạt -0.9811 với 13 loài, trong khi OTC có chỉ số đa dạng thấp nhất chỉ là -1.2493 Điều này cho thấy, nếu điều kiện môi trường thuận lợi và đa dạng, số lượng loài sẽ lớn, nhưng số cá thể trong mỗi loài sẽ nhỏ, dẫn đến hệ số đa dạng cao.
Bảng 4.5 Chỉ số đa dạng sinh học trạng thái phục hồi tại xã Thần Sa
OTC Mật độ (cây/ha) Số loài (loài) Chỉ số đa dạng
Trong môi trường khắc nghiệt, số lượng loài trong quần xã thường thấp, nhưng mật độ cá thể của mỗi loài lại có thể cao, dẫn đến hệ số đa dạng sinh học thấp Mỗi giai đoạn phục hồi sinh thái có sự khác biệt về mật độ tái sinh, với tỷ lệ cây tái sinh được phân loại thành tốt, trung bình và xấu, cùng với nguồn gốc tái sinh cũng có sự đa dạng.
4.2.4 Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh
Chất lượng cây tái sinh phụ thuộc vào sự tương tác giữa các cây rừng và điều kiện môi trường xung quanh Năng lực tái sinh được đánh giá qua mật độ, phẩm chất và nguồn gốc của cây Điều này phản ánh mức độ thuận lợi của môi trường đối với sự phát tán, nảy mầm của hạt giống, cũng như quá trình sinh trưởng của cây mạ và cây con.
Một số quy luật phân bố cây tái sinh khu vực nghiên cứu
4.3.1 Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao
Nghiên cứu đặc điểm phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao đóng vai trò quan trọng trong việc điều chế rừng, giúp mô phỏng cấu trúc rừng theo chiều thẳng đứng Cấu trúc này phản ánh quá trình cạnh tranh không gian dinh dưỡng giữa các cá thể trong quần thể và sự phân hoá chiều cao tạo nên tầng tán rừng Đây là cơ sở để đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp với mục tiêu điều chế rừng Kết quả điều tra và phân tích đã được tổng hợp trong bảng dưới đây.
B ảng 4.7 Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao trạng thái phục hồi tại xã Thần Sa
Số cây tái sinh theocấp chiều cao (cây)
Hình 4.8 Biểu đồ cột thế hiện phân bố số lượng tái sinh theo cấp chiều cao rừng phục hồi tại xã Thần Sa
Biểu đồ hình 4.8 cho thấy rằng mức độ tái sinh cây ở cấp chiều cao từ 0 – 1 là cao nhất tại OTC số 3, với mật độ lên đến 8480 cây/ha Trong khi đó, hai cấp chiều cao còn lại có sự chênh lệch về mật độ nhưng không đáng kể.
4.3.2 Phân bố loài tái sinh theo cấp chiều cao
Phân bố loài cây theo cấp chiều cao là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá quá trình phát triển của thảm thực vật Các loài cây ưa sáng thường chiếm tầng trên, trong khi các loài cây ưa bóng phát triển ở tầng dưới Phân bố chiều cao không chỉ thể hiện khả năng phòng hộ và chống xói mòn, mà còn giúp các cây ở tầng thấp bảo vệ đất và giảm động năng của hạt nước Các tầng cây cao có vai trò chắn gió và hứng nước mưa, giảm tác động đến các tầng cây thấp hơn Sự phân bố chiều cao có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm ra giải pháp phát triển lâm phần, thúc đẩy diễn thế và nâng cao chất lượng, tính đa dạng của rừng phục hồi.
Thông qua đo đếm số lượng loài cây tái sinh trong các OTC đã thống kê được số lượng loài như sau:
Bảng 4.8 Phân bố số loài cây tái sinh theo cấp chiều cao trạng thái rừng phục hồi tại xã Thần Sa
OTC Số loài Loài cây tái sinh theo cây cấp chiều cao (loài)
Bảng 4.8 cho thấy sự phân bố của các loài theo các cấp chiều cao, với số lượng loài tham gia dao động từ 9 đến 14 Cụ thể, ở cấp chiều cao ≤ 0,5 mét có từ 12 đến 25 loài, trong khi ở cấp chiều cao 0,5 < 1 mét có từ 14 đến 26 loài Đối với cấp chiều cao 1 < 1,5 mét, số loài tham gia giảm xuống, chỉ còn từ 14 đến 23 loài.