TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trên thế giới
1.1.1 Nghiên cứu về cấu trúc rừng
Cấu trúc rừng đề cập đến cách thức sắp xếp các thành phần của quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian Nó bao gồm ba yếu tố chính: cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi.
1.1.1.1 Về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng
Rừng tự nhiên là một hệ sinh thái phức tạp, bao gồm nhiều thành phần và quy luật sắp xếp khác nhau Trong nghiên cứu cấu trúc rừng, người ta phân chia thành ba dạng: cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian Cấu trúc lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, phản ánh sự đấu tranh sinh tồn giữa các loài thực vật và giữa thực vật với môi trường sống.
Baur G.N (1976) đã tiến hành nghiên cứu sâu về cơ sở sinh thái học, đặc biệt trong lĩnh vực kinh doanh rừng mưa Ông đã phân tích các yếu tố cấu trúc rừng và các phương pháp lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên Từ những nghiên cứu này, Baur đã đưa ra những tổng kết phong phú về các nguyên lý tác động xử lý lâm sinh, nhằm phát triển rừng với cấu trúc đều tuổi, không đều tuổi, cùng các phương thức cải thiện rừng mưa hiệu quả.
1.1.1.2 Về mô tả cấu trúc hình thái rừng
Hiện tượng thành tầng là đặc trưng cơ bản của cấu trúc quần thể thực vật, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc tầng thứ Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng, được Davit và P.W Risa đề xuất vào những năm 1930, vẫn là công cụ hiệu quả để nghiên cứu cấu trúc tầng rừng Tuy nhiên, phương pháp này chỉ thể hiện sự sắp xếp theo chiều dọc của cây gỗ trong một diện tích hạn chế Để khắc phục nhược điểm này, Cusen đã phát triển phương pháp vẽ nhiều giải kề bên nhau, tạo ra hình ảnh không gian ba chiều hơn về cấu trúc rừng.
Catinot (1965) và Plaudy J (1987) đã nghiên cứu cấu trúc hình thái của rừng thông qua các phẫu đồ rừng, đồng thời phân tích các nhân tố cấu trúc sinh thái bằng cách mô tả và phân loại theo các khái niệm dạng sống và tầng phiến.
Richards P.W (1952) đã phân loại rừng mưa thành hai loại chính: rừng mưa hỗn hợp với tổ thành loài cây phức tạp và rừng mưa đơn ưu với tổ thành loài cây đơn giản, trong đó rừng mưa đơn ưu có thể chỉ gồm một vài loài cây trong những điều kiện đặc biệt Ông cũng chỉ ra rằng rừng mưa thường có nhiều tầng, thường là ba tầng, ngoại trừ tầng cây bụi và tầng cây thân cỏ Trong rừng mưa nhiệt đới, bên cạnh các cây gỗ lớn và cây bụi, còn có nhiều loài cây leo đa dạng về hình dáng và kích thước, cùng với nhiều thực vật phụ sinh bám trên thân hoặc cành cây.
Hiện nay, nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật rừng dựa vào các đặc trưng như cấu trúc, dạng sống, độ ưu thế và năng suất thảm thực vật Từ nửa đầu thế kỷ 19, Humboldt và Grisebach đã sử dụng dạng sinh trưởng của các loài cây ưu thế và kiểu môi trường sống của chúng để phân loại các nhóm thực vật.
Phương pháp hình thái của Humboldt và Grisebach đã được các nhà sinh thái học Đan Mạch như Warming (1904) và Raunkiaer (1934) tiếp tục phát triển, trong đó Raunkiaer phân chia các loài cây thành các dạng sống và phổ sinh học Phổ sinh học thể hiện tỷ lệ phần trăm các loài cây trong một quần xã với các dạng sống khác nhau Tuy nhiên, nhiều nhà sinh thái học cho rằng phân loại hình thái và phổ dạng sống của Raunkiaer không có ý nghĩa bằng các dạng sinh trưởng của Humboldt và Grisebach Trong các phương pháp phân loại rừng dựa trên cấu trúc và dạng sống của thảm thực vật, phương pháp dựa vào hình thái bên ngoài được áp dụng phổ biến nhất.
Kraft (1884) đã đề xuất hệ thống phân cấp cây rừng đầu tiên, chia cây rừng trong một lâm phần thành 5 cấp dựa trên khả năng sinh trưởng, kích thước và chất lượng Hệ thống phân cấp này phản ánh tình hình phân hoá cây rừng, với tiêu chuẩn phân cấp rõ ràng, đơn giản và dễ áp dụng, tuy nhiên chỉ phù hợp với rừng trồng.
1.1.1.3 Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng
Nghiên cứu cấu trúc rừng đã chuyển từ mô tả định tính sang định lượng nhờ vào thống kê toán học và tin học, với nhiều tác giả tập trung vào mô hình hóa cấu trúc rừng và xác lập mối quan hệ giữa các yếu tố cấu trúc Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào cấu trúc không gian và thời gian của rừng, áp dụng các mô hình toán học để mô phỏng quy luật cấu trúc (Trần Văn Con, 2001) Nhiều tác giả đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường kính loài thông theo mô hình của Schumarcher và Coil (Belly, 1973), bên cạnh đó, các dạng hàm như Meyer, Hyperbol, hàm mũ, Pearson, Poisson cũng được áp dụng để mô hình hóa cấu trúc rừng.
Một khía cạnh quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc rừng là việc phân loại rừng dựa trên cấu trúc và ngoại mạo sinh thái, như đã đề cập bởi Ngô Quang Đê và các cộng sự.
Cơ sở phân loại rừng dựa trên đặc điểm phân bố, dạng sống ưu thế, cấu trúc tầng thứ và các đặc điểm hình thái khác của quần xã thực vật Các nhà khoa học như Humbold (1809), Schimper (1903), Aubreville (1949) và UNESCO (1973) đã đại diện cho hệ thống phân loại này Nhiều hệ thống phân loại rừng đã nghiên cứu ngoại mạo của quần xã thực vật trong mối liên hệ với hoàn cảnh sống của chúng, từ đó hình thành một hướng phân loại theo ngoại mạo sinh thái.
Baur G.N (1976) đã tiến hành nghiên cứu về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa, tập trung vào việc phân tích các yếu tố cấu trúc của rừng Tác giả cũng đã đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp với từng loại rừng mưa tự nhiên.
Nghiên cứu của Catinot R (1965) đã khám phá các cấu trúc sinh thái bằng cách mô tả và phân loại các dạng sống cùng với tầng phiến Bên cạnh đó, nghiên cứu còn thể hiện các đặc trưng cấu trúc của rừng mưa và hình thái của chúng thông qua các phẫu đồ rừng.
Richards P.W (1959) [22] cũng đã đề cập đến phân bố số cây theo cấp đường kính Ông coi dạng phân bố là một dạng đặc trưng của rừng tự nhiên Rollet
(1985) đã xác lập phương trình hồi quy số cây theo đường kính.
1.1.1.4 Cấu trúc tổ thành Ở châu Á, trong rừng thứ sinh nhiệt đới vùng Shanxin - Trung Quốc, Zeng và các cộng sự (1998) đã thống kê đƣợc khoảng 280 loài cây dƣợc liệu, 80 loài cây có dầu và 20 loài cây có sợi cũng nhƣ một số loài cây gỗ có giá trị khác Mức độ phong phú của thành phần thực vật trong rừng thứ sinh ở Nepal cũng đƣợc Kanel K.R và Shrestha K (2001) nghiên cứu, có trên 6.500 loài cây có hoa và 4.064 loài cây không hoa, trên 1.500 loài nấm và hơn 350 loài địa y.
Ở Việt Nam
1.2.1 Nghiên cứu về phân loại trạng thái rừng
Phân loại rừng có mục đích chính là xác định các đối tượng rừng với đặc trưng cấu trúc cụ thể Qua đó, việc lựa chọn và đề xuất các biện pháp lâm sinh phù hợp sẽ giúp điều khiển và dẫn dắt rừng đạt trạng thái chuẩn.
Loestchau (1966) đã phân loại rừng theo trạng thái hiện tại trong công trình:
Viện Điều tra, Quy hoạch rừng đã phân chia kiểu trạng thái và phương hướng kinh doanh cho rừng hỗn giao lá rộng thường xanh nhiệt đới, dựa trên hệ thống phân loại cải tiến của Loeschau Hệ thống phân loại này đã được điều chỉnh để phù hợp với đặc điểm rừng tự nhiên của Việt Nam và vẫn đang được áp dụng cho đến nay (QPN 6 - 84) [27].
Thái Văn Trừng (1978) đã phân chia rừng Việt Nam thành 14 kiểu thảm thực vật từ quan điểm sinh thái, đáp ứng yêu cầu về quy luật sinh thái Ông nhận định rằng do sự đa dạng và phong phú của rừng nhiệt đới, không thể sử dụng quần hợp thực vật làm đơn vị phân loại cơ bản như các tác giả ở vùng ôn đới Thay vào đó, ông đề xuất sử dụng kiểu thảm thực vật làm đơn vị phân loại cơ bản, dựa trên hình thái và cấu trúc quần thể làm tiêu chuẩn phân loại.
Bảo Huy (1993) đã nghiên cứu và xác định trạng thái hiện tại của các lâm phần Bằng Lăng ở Tây Nguyên dựa trên hệ thống phân loại của Loeschau Tác giả cũng đã phân loại các loại hình xã hợp thực vật với những ƣu hợp khác nhau thông qua trị số IV%.
Lê Sáu (1996) [29], Trần Cẩm Tú (1998) [33], Nguyễn Thành Mến (2005) khi phân loại trạng thái rừng tự nhiên tại Kon Hà Nừng - Tây Nguyên, Hương Sơn - Hà
Tĩnh, Phú Yên đã dựa trên hệ thống phân loại rừng của Loeschau (1960) đã đƣợc Viện Điều tra, Quy hoạch rừng Việt Nam bổ sung (QPN6 - 84) [27]
Gần đây, một số tác giả đã áp dụng mô hình toán học để phân loại trạng thái rừng, như Ngô Út (2003) đã định lượng hoá việc phân loại các trạng thái rừng kín thường xanh và nửa rụng lá ở Đông Nam Bộ Nguyễn Văn Thêm (2003) cũng đã sử dụng hàm lập nhóm trong phân loại trạng thái rừng, cho thấy rằng các trạng thái rừng theo hệ thống phân loại của Loeschau có thể được nhận biết chính xác nhờ các hàm phân loại tuyến tính như Fisher, dựa trên nhiều biến số định lượng.
Năm 2003, một số tác giả đã đưa ra ý kiến nhằm cải thiện hệ thống phân chia trạng thái rừng lá rộng thường xanh tại Việt Nam Họ đã nghiên cứu và đề xuất các giải pháp để bổ sung cho hệ thống phân loại trạng thái rừng của nước ta, đồng thời khám phá khả năng ứng dụng các hàm toán học trong việc phân chia trạng thái rừng hiệu quả hơn.
Theo Thông tư số 34/2009/TT-BNNPTNT, rừng được phân loại nhằm phục vụ cho công tác điều tra, kiểm kê và quy hoạch bảo vệ, phát triển rừng Văn bản này quy định các tiêu chí xác định rừng và các phương pháp phân loại dựa trên nhiều căn cứ khác nhau, bao gồm: (1) phân loại theo mục đích sử dụng; (2) phân loại theo nguồn gốc hình thành; và (3) phân loại theo điều kiện lập địa.
Phân loại rừng theo loài cây và trữ lượng là một trong những nội dung quan trọng được quy định trong Thông tư 34/2009/TT-BNN Việc phân loại này giúp lượng hóa các tiêu chí và chỉ số của từng loại rừng, từ đó hỗ trợ hiệu quả cho công tác theo dõi diễn biến tài nguyên rừng Đồng thời, nó cũng đáp ứng một phần nhu cầu thực tiễn trong sản xuất lâm nghiệp hiện nay.
1.2.2 Nghiên cứu về cấu trúc rừng
Trong vài chục năm qua, nghiên cứu cấu trúc rừng đã trở thành một lĩnh vực quan trọng, giúp đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp nhằm bảo vệ và phát triển bền vững rừng.
Trừng (1963), Trần Ngũ Phương (1970) cũng đã nghiên cứu cấu trúc sinh thái để làm căn cứ phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam.
Thái Văn Trừng (1963, 1970, 1978) đã nghiên cứu kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới ở Việt Nam và đề xuất mô hình cấu trúc tầng bao gồm: tầng vượt tán (A1), tầng ưu thế sinh thái (A2), tầng dưới tán (A3), tầng cây bụi (B) và tầng cỏ quyết (C) (theo Phùng Ngọc Lan, 1986).
Trần Ngũ Phương (1970) đã nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam dựa trên kết quả điều tra từ năm 1961 đến 1965 Nghiên cứu tập trung vào tổ thành, qua đó phát hiện một số quy luật phát triển của các hệ sinh thái rừng, góp phần ứng dụng vào thực tiễn sản xuất.
Nguyễn Văn Trương (1983) đã nghiên cứu cấu trúc rừng hỗn loài, tập trung vào việc phân tầng theo hướng định lượng và chiều cao một cách cơ giới Vũ Đình Phương (1987) cho rằng việc xác định tầng thứ của rừng lá rộng thường xanh là cần thiết, nhưng chỉ khi rừng có sự phân tầng rõ rệt và đã phát triển ổn định Đào Công Khanh (1996) đã nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng lá rộng thường xanh ở Hương Sơn, Hà Tĩnh, nhằm đề xuất biện pháp lâm sinh cho việc khai thác và nuôi dưỡng rừng Đinh Văn Đề (2010) cũng nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên tại Lâm trường Con Cuông, Nghệ An.
Vũ Đình Phương và Đào Công Khanh (2001) đã tiến hành nghiên cứu về quy luật cấu trúc và sinh trưởng của rừng lá rộng, hỗn hợp thường xanh tại Kon Hà Nừng - Gia Lai Kết quả cho thấy hầu hết các loài cây có cấu trúc đường kính và chiều cao tương tự như cấu trúc của lâm phần, đồng thời cũng ghi nhận sự biến động trong cấu trúc của các loài này.
Nguyễn Trọng Bình (2014) đã thực hiện nghiên cứu về cấu trúc và tính đa dạng sinh học của rừng kín thường xanh hỗn giao tại Vườn quốc gia Bidoup - Núi Bà Kết quả nghiên cứu xác định được các đặc điểm cấu trúc tổ thành, mật độ cây, độ tàn che, cũng như sự phân bố số loài theo đai cao Ngoài ra, nghiên cứu còn tính toán chỉ số đa dạng Shannon - Weiner và Simpson, phân tích quy luật phân bố số cây theo cấp đường kính và chiều cao, cùng với một số đặc điểm tái sinh tự nhiên của khu rừng.
1.2.2.1 Cấu trúc tổ thành Đây là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến cấu trúc sinh thái và hình thái khác của rừng Tổ thành rừng là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá mức độ đa dạng sinh học, tính ổn định, tính bền vững của hệ sinh thái rừng Rất nhiều công trình khoa học của nhiều tác giả đã tập trung vào các đặc điểm cấu trúc của các kiểu rừng tự nhiên nhằm phục vụ việcbảo tồn, phát triển và kinh doanh lâu dài.
Trần Ngũ Phương (2000) [24] đã đề cập tới một hệ thống phân loại trong đó rất chú trọng tới việc nghiên cứu quy luật diễn thế tái sinh.
ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Đặc điểm điều kiện tự nhiên
2.1.1 Tọa độ địa lý, địa điểm, địa hình khu vực nghiên cứu 2.1.1.1 Tọa độ địa lý và địa điểm lập ô nghiên cứu
Bảng 2.1 Tọa độ địa lý, địa điểm lập ô định vị tại khu vực nghiên cứu
TT Tên ÔĐV Tên ÔNC
Tọa độ (VN2000) Địa điểm ô định vị
1 11 ÔNC.I 568.381 2.549.434 Cốc Pàng Bảo Lạc Cao Bằng
2 12 ÔNC.II 592.381 2.501.434 Quang Thành Nguyên Bình Cao Bằng
3 13 ÔNC.III 592.381 2.493.434 Thành Công Nguyên Bình Cao Bằng
4 40 ÔNC.I 552.381 2.477.434 Sơn Phú Na Hang Tuyên Quang
5 41 ÔNC.II 504.381 2.461.434 Trung Hà Chiêm Hóa Tuyên Quang
6 42 ÔNC.III 512.381 2.453.434 Hạ Lang Chiêm Hóa Tuyên Quang
7 57 ÔNC.I 464.381 2.389.434 Hồng Ca Trấn Yên Yên Bái
8 58 ÔNC.II 464.381 2.373.434 Tả Si Láng Trạm Tấu Yên Bái
9 59 ÔNC.III 472.381 2.373.434 Thƣợng Bằng La Văn Chấn Yên Bái
2.1.1.2 Địa hình khu vực lập ô nghiên cứu
Khu vực lập ô định vị số 11, 12, 13 tại tỉnh Cao Bằng có địa hình phức tạp, chia cắt mạnh mẽ thành hai vùng chính: một bên là núi đá cao với độ dốc lớn, còn bên kia là núi trung bình và thấp, xen lẫn thung lũng và bồn địa nhỏ hẹp Độ cao trung bình so với mặt nước biển là 850 m, với độ dốc bình quân từ 25 đến 35 độ, có nơi vượt quá 35 độ Sự phức tạp của địa hình này gây khó khăn cho việc điều tra, thu thập số liệu và khoanh vẽ bản đồ hiện trạng rừng phục vụ nghiên cứu.
Khu vực lập ô định vị số 40, 41, 42 tỉnh Tuyên Quang có địa hình phức tạp, bị chia cắt bởi các hệ thống sông suối dày đặc và đồi núi trùng điệp Nằm ở đoạn cuối của dãy núi Khau Quân, khu vực này có độ cao giảm dần từ Tây Nam về Đông Bắc với độ dốc trung bình từ 25-30 độ Tổng thể, khu vực thuộc vùng núi trung bình (700m-1600m) với địa hình hiểm trở, gây nhiều khó khăn cho công tác thiết lập và thu thập số liệu.
* Khu vực lập ô định vị số 57, 58, 59 tỉnh Yên Bái
Khu vực nghiên cứu có địa hình chuyển tiếp từ vùng núi cao Tây Bắc thuộc dãy Hoàng Liên - Púng Luông và dãy Con Voi xuống vùng đồi trung du Phú Thọ Đây cũng là nơi tiếp giáp giữa vùng núi Tây Bắc và Đông Bắc, với độ cao trung bình khoảng 850 m và độ dốc lớn hơn 25 độ Địa hình tại đây không bằng phẳng, bị chia cắt phức tạp bởi các dãy núi, khe nước nhỏ và thung lũng.
* Khu vực lập ô định vị số 11, 12, 13tỉnh Cao Bằng
Khu vực nghiên cứu tại tỉnh Cao Bằng, nằm sát chí tuyến Bắc trong vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu, có khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng Nơi đây có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10 với thời tiết nóng ẩm và mưa nhiều, và mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau.
Trong ba năm qua, mùa này thường có thời tiết lạnh và ít mưa Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 19,8°C đến 21,6°C Vào mùa hè, nhiệt độ trung bình nằm trong khoảng 25°C đến 28°C, trong khi mùa đông có nhiệt độ trung bình từ 14°C đến 18°C Tổng tích ôn trong năm đạt từ 7.000 đến 7.500°C.
Lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1.450 đến 1.600 mm, phân bố không đồng đều giữa các tháng và khu vực Mưa chủ yếu tập trung từ tháng 6 đến tháng 9, chiếm khoảng 70 - 80% tổng lượng mưa cả năm Ngược lại, trong mùa khô, lượng mưa chỉ chiếm 20 - 30% tổng lượng mưa hàng năm, với thời kỳ khô hạn nhất kéo dài từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau.
Hệ thống thuỷ văn trong khu vực nghiên cứu chủ yếu chịu ảnh hưởng từ chế độ mưa và khả năng điều tiết của lưu vực, được phân chia thành hai mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa cạn.
* Khu vực lập ô định vị số 40, 41, 42 tỉnh Tuyên Quang
Khu vực nghiên cứu tại tỉnh Tuyên Quang có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, với mùa đông lạnh và khô hạn, mùa hè nóng ẩm và mưa nhiều Tổng lượng bức xạ trung bình năm dao động từ 80 - 85 kcal/cm², trong khi lượng nhiệt trung bình năm đạt 8.000 - 8.500°C Nhiệt độ trung bình năm tại đây là 22,8 - 24,3°C, với tháng 6 và tháng 7 là thời kỳ nóng nhất, có thể lên tới 39-40°C Ngược lại, tháng 12 và tháng 1 là thời kỳ lạnh nhất, với nhiệt độ có thể xuống dưới 5°C Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.350 - 1.700 mm, với năm cao nhất có thể vượt mức trung bình khoảng 400 - 420 mm Mưa chủ yếu tập trung vào mùa hè, chiếm hơn 80% tổng lượng mưa, kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, trong đó tháng 8 là tháng có lượng mưa nhiều nhất Mùa đông khô lạnh kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau.
Mạng lưới sông ngòi trong khu vực nghiên cứu có mật độ 0,9 km/km², phân bố tương đối đồng đều Các sông lớn trong tỉnh có nhiều phụ lưu và chảy trên địa hình đồi núi, dẫn đến lòng sông dốc và nước chảy xiết, đặc biệt có khả năng tập trung nước nhanh trong mùa lũ Dòng chảy của các sông chủ yếu theo hướng Bắc - Nam do ảnh hưởng của điều kiện địa hình.
* Khu vực lập ô định vị số 57, 58, 59 tỉnh Yên Bái
Khu vực nghiên cứu ô định vị tại tỉnh Yên Bái có khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt trong năm Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4.
Khí hậu tại khu vực này có sự thay đổi rõ rệt giữa hai mùa Sau ba năm, mùa khô lạnh và khô kéo dài, trong khi mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10 lại nóng ẩm và mưa nhiều Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 20°C đến 30°C, với nhiệt độ trung bình mùa mưa đạt 27°C Ngược lại, mùa khô có nhiệt độ trung bình chỉ khoảng 15°C, tạo ra biên độ nhiệt đáng kể giữa ngày và đêm.
Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 8 đến 12 độ C, với nhiệt độ tối cao tuyệt đối đạt 39 độ C vào tháng 6 và nhiệt độ tối thấp tuyệt đối xuống tới 2 độ C vào tháng 1 Lượng mưa bình quân hàng năm từ 1.600 đến 2.400mm, chủ yếu tập trung vào các tháng 6, 7, 8, chiếm khoảng 75% tổng lượng mưa cả năm Độ ẩm trung bình hàng năm đạt 80%, cao nhất vào tháng 3-4 với 90% và thấp nhất vào tháng 1-2 với 70% Lượng bốc hơi bình quân hàng năm là 1.500mm, trong khi những tháng khô hạn, độ ẩm có thể giảm xuống còn 50-60%, gây ra tình trạng nóng bức và khô hạn, ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cây rừng.
Trong khu vực nghiên cứu ô định vị, không có các hệ thống sông lớn, nhưng có nhiều suối nhỏ với tốc độ dòng chảy mạnh Điều này là do địa hình nơi đây có sự chia cắt mạnh và độ dốc lớn.
Khu vực lập ô định vị số 11, 12, 13 tại tỉnh Cao Bằng có loại đất Feralít màu nâu vàng, phát triển trên đá mẹ mác ma a xít và đá biến chất Loại đất này thường xuất hiện ở chân sườn đỉnh và thung núi cao dưới 1.500 m, nơi có điều kiện thoát nước tốt và độ ẩm cao, rất thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây rừng.
Khu vực lập ô định vị số 40, 41, 42 tại tỉnh Tuyên Quang được hình thành từ quá trình phong hóa các loại đá mẹ như đá phiến, đá cát kết, đá phiến kết tinh và các đá biến chất khác, theo tài liệu địa chất miền Bắc Việt Nam.
Đặc điểm kinh tế xã hội
Bài viết tổng hợp những đặc điểm quan trọng về tình hình kinh tế xã hội ảnh hưởng đến công tác phục hồi và phát triển rừng ở từng địa phương nghiên cứu Những yếu tố này bao gồm điều kiện kinh tế, nhu cầu sử dụng tài nguyên rừng, và chính sách quản lý môi trường, từ đó đề xuất các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả phục hồi và phát triển rừng.
* Khu vực lập ô định vị sô 11, 12, 13 tỉnh Cao Bằng
Khu vực nghiên cứu tại Cao Bằng có sự hiện diện của 5 dân tộc: Nùng, Sán Chỉ, H'Mông, Lô Lô và Tày Nơi đây, trình độ dân trí còn thấp và đời sống gặp nhiều khó khăn Nguồn lao động chủ yếu chưa được đào tạo, dẫn đến khả năng áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất còn hạn chế.
- Mật độ dân số 31,5 người/ km 2 Tỷ lệ tăng dân số trung bình năm là 1,4% bao gồm tăng dân số tự nhiên và cơ học
Sản xuất nông nghiệp là ngành chủ đạo trong khu vực nghiên cứu, nhưng diện tích đất nông nghiệp hạn chế và năng suất cây trồng thấp đã dẫn đến nhiều khó khăn trong đời sống người dân Nhiều hộ gia đình thiếu đất sản xuất, đặc biệt là ở các thôn bản trong khu rừng phòng hộ Ngoài ra, một số hộ còn phụ thuộc vào khai thác tài nguyên thiên nhiên như dược liệu, nấm và song mây, tạo ra áp lực lớn đối với tài nguyên rừng và công tác quản lý bảo vệ rừng.
* Khu vực lập ô định vị số 40, 41, 42 tỉnh Tuyên Quang
- Khu vực nghiên cứu tại Tuyên Quang có 10 dân tộc cùng sinh sống đó là:
Tày, Dao, H'Mông, Kinh và một số dân tộc khác
- Mật độ dân số 45 người/km 2 Tỷ lệ tăng dân số trung bình năm là 1,4%
Sự gia tăng dân số và tình trạng thiếu việc làm, cùng với lực lượng lao động nông thôn dư thừa, đã tạo ra áp lực lớn đối với công tác quản lý và bảo vệ rừng Mỗi dân tộc đều có những đặc trưng riêng trong văn hóa, tinh thần và tập quán sản xuất, tuy nhiên, phần lớn người dân ở khu vực này vẫn phụ thuộc vào hoạt động canh tác nông, lâm nghiệp để sinh sống.
Người dân chủ yếu trồng lúa nước, làm nương rẫy, trồng rừng và chăn thả gia súc với quy mô sản xuất nhỏ lẻ, mang tính tự cung tự cấp Thói quen thả gia súc tự do trong rừng của họ, cùng với hiện tượng săn bắn động vật và khai thác trái phép lâm sản, đang gây khó khăn cho công tác quản lý và bảo vệ rừng, cũng như bảo vệ môi trường sống.
Sản xuất nông nghiệp và trồng trọt là ngành chủ đạo, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra thu nhập cho người dân Tuy nhiên, với bình quân đất sản xuất nông nghiệp chỉ đạt 0,062 ha/người, diện tích hạn chế và năng suất cây trồng thấp, nhiều khu vực chỉ có thể sản xuất 1 vụ mỗi năm, dẫn đến cuộc sống của người dân gặp nhiều khó khăn.
* Khu vực lập ô định vị số 57, 58, 59 tỉnh Yên Bái
- Khu vực nghiên cứu tại Tuyên Quang có có 3 dân tộc cùng sinh sống đó là:
Tầy, Mông, và Kinh là những dân tộc có trình độ dân trí chưa cao, dẫn đến đời sống khó khăn Hầu hết nguồn lao động chưa được đào tạo, khiến khả năng áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất còn hạn chế.
- Mật độ dân số 29,5 người/km 2 Tỷ lệ tăng dân số trung bình năm là 1,2%
Dân số gia tăng, thiếu việc làm, lao động ở nông thôn dư thừa gây ảnh hưởng lớn đến công tác quản lý bảo vệ rừng
Sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là trồng trọt, đóng vai trò chủ yếu trong đời sống của người dân trong vùng Mặc dù quỹ đất sản xuất nông nghiệp chỉ đạt bình quân 0,58 ha/người, nhưng phần lớn diện tích này nằm trên đất dốc, dẫn đến năng suất cây trồng thấp Trong khi đó, sản xuất lâm nghiệp chủ yếu dựa vào việc giao khoán rừng cho các hộ gia đình để quản lý và bảo vệ.
Tiếp tục thực hiện các chính sách hỗ trợ sản xuất lâm nghiệp.
MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu đã xác định các đặc điểm cấu trúc và khả năng tái sinh của các trạng thái rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh, bao gồm các loại rừng giàu, trung bình và phục hồi, tại một số tỉnh phía Bắc Việt Nam.
- Đề xuất đƣợc một số giải pháp góp phần thúc đẩy quá trình phục hồi các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu
3.2.1 Nghiên cứu một số chỉ tiêu về nhân tố điều tra lâm phần 3.2.2 Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao
- Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo phần trăm số cây;
- Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo chỉ số độ quan trọng;
- Đánh giá mức độ đồng nhất giữa tổ thành theo phần trăm số cây và theo chỉ số độ quan trọng.
3.2.3 Nghiên cứu một số quy luật kết cấu lâm phần
- Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3);
- Quy luật phân bố số cây theo chiều cao vút ngọn (N/Hvn);
- Tương quan giữa chiều cao vút ngọn và đường kính ngang ngực (Hvn - D 1.3 );
- Đánh giá các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng tầng cây cao.
3.2.4 Nghiên cứu đa dạng loài tầng cây cao
- Chỉ số phong phú loài (R) tầng cây cao;
- Mức độ đa dạng loài ở tầng cây cao.
3.2.5 Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
- Thành phần loài cây tái sinh;
- Mật độ và tổ thành cây tái sinh;
- Phân bố số cây tái sinh theo chiều cao;
- Chất lƣợng cây tái sinh và số cây tái sinh có triển vọng;
- Mức độ tương đồng giữa tầng cây tái sinh và tầng cây gỗ.
3.2.6 Đề xuất một số giải pháp góp phần thúc đẩy quá trình phục hồi của các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu bao gồm ba trạng thái rừng tự nhiên được phân loại theo Thông tư 34: Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh giàu (TXG), Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh trung bình (TXB), và Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh phục hồi (TXP) Những trạng thái rừng này phân bố tại một số tỉnh như Tuyên Quang, Yên Bái và Cao Bằng.
3.3.2 Phạm vi nghiên cứu 3.3.2.1 Phạm vi về nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của lâm phần tập trung vào tổ thành tầng cây cao, cùng với các quy luật phân bố và tương quan của lâm phần Các yếu tố được phân tích bao gồm phân bố số lượng cây theo đường kính (N/D), chiều cao (N/H), năng lực sinh trưởng (NL/D), và mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính (H-D) cho nhóm loài có tỷ lệ ≥ 5%.
Tái sinh rừng liên quan đến các chỉ tiêu như tổ thành, mật độ và chất lượng của cây tái sinh Ngoài ra, nó còn xem xét sự phân bố tái sinh theo chiều cao và hình thái phân bố của cây trên mặt đất.
3.3.2.2 Phạm vi về không gian Đề tài nghiên cứu trên 9 ô định vị và 225 ô đo đếm thuộc kiểu rừng kín lá rộng thường xanh phân bố tự nhiên trên núi đất tại 03 tỉnh thuộc khu vực miền núi phía Bắc gồm: 03 ô định vị tại tỉnh Cao Bằng; 03 ô định vị tại tỉnh Tuyên Quang và 03 ô định vị tại tỉnh Yên Bái.
3.3.2.3 Phạm vi về thời gian Đề tàiđƣợcthực hiện trong năm 2017 và 2018.
Phương pháp nghiên cứu
3.4 1 Phương pháp kế thừa số liệu
Luận văn kế thừa số liệu về điều kiện tự nhiên như địa hình, khí hậu, thủy văn, đất đai và tài nguyên rừng Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng xem xét các điều kiện kinh tế và xã hội, bao gồm dân số, lao động và thành phần dân tộc trong khu vực nghiên cứu.
Kế thừa có chọn lọc các tài liệu và công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước là cần thiết để hệ thống hóa thông tin liên quan đến khu vực nghiên cứu Việc này giúp tổng hợp và làm rõ các dữ liệu đã có, từ đó tạo nền tảng vững chắc cho nội dung nghiên cứu tiếp theo.
- Kế thừa các báo cáo về thực trạng tài nguyên rừng, công tác quản lý bảo vệ và phát triển rừng tại khu vực nghiên cứu;
Dự án điều tra, đánh giá và giám sát tài nguyên rừng quốc gia được Viện Điều tra, Quy hoạch rừng thực hiện tại các tỉnh phía Bắc từ năm 2015, nhằm thu thập và phân tích số liệu về tình hình rừng.
Năm 2017, tác giả đã tham gia vào một đề tài nghiên cứu với vai trò là cộng tác viên, đóng góp vào việc đo đếm và thu thập số liệu từ 09 định vị nghiên cứu.
Số liệu phục vụ đề tài đã đƣợc điều tra và thu thập trên 09 ô định vị nghiên cứu sinh thái rừng Quốc gia cụ thể nhƣ sau:
Tỉnh Cao Bằng có ba ô định vị quan trọng: Ô định vị số 11 tại xã Cốc Pàng, huyện Bảo Lạc với tọa độ X: 568.381; Y: 2.549.434; ô định vị số 12 có tọa độ X: 592.381; Y: 2.493.434; và ô định vị số 13 tại xã Thành Công, huyện Nguyên Bình với tọa độ X: 592.381; Y: 2.493.434.
2.501.434 (xã Quang Thành, huyện Nguyên Bình);
Tỉnh Tuyên Quang có các ô định vị quan trọng, bao gồm ô định vị số 41 với tọa độ X: 504.381; Y: 2.461.434 tại xã Trung Hà, huyện Chiêm Hóa, ô định vị số 40 tọa độ X: 552.381; Y: 2.477.434 tại xã Sơn Phú, huyện Na Hang, và ô định vị số 42 với tọa độ X: 512.381; Y: 2.453.434 tại xã khác.
Hạ Lang, huyện Chiêm Hóa);
+ Tỉnh Yên Bái: Ô định vị số 59, có tọa độ X: 482.381; Y: 2.373.434 (xã Thƣợng Bằng La, huyện Văn Chấn); ô định vị số 57, tọa độ X: 464.381; Y:
2.373.434 (xã Hồng Ca, huyện Trấn Yên); ô định vị số 58, tọa độ X: 464.381; Y:
2.373.434 (xã Tá Si Láng, huyện Trạm Tấu).
Phương pháp lập ô nghiên cứu nhằm thu thập số liệu về cấu trúc và đa dạng của tầng cây cao trong rừng tự nhiên sẽ được trình bày chi tiết trong các phần tiếp theo của bài viết.
3.4.2.1 Lập ô nghiên cứu điều tra tầng cây cao Đề tài đã sử dụng phương pháp kế thừa số liệu đã được điều tra tại các ô định vị nghiên cứu sinh thái rừng Quốc gia, trong một ô định vị lựa chọn 01 ô nghiên cứuđại diện ở khu vực nghiên cứu.
Lập ô nghiên cứuđại diện để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng.
Mỗi trạng thái rừng được nghiên cứu dựa trên 03 ô nghiên cứu (ÔNC) với diện tích 01 ha, hình vuông, kích thước 100 m x 100 m, nằm tại 03 tỉnh Cao Bằng, Tuyên Quang và Yên Bái Trong mỗi ÔNC, có 25 ô đo đếm (ÔĐĐ) liên tục, được đánh số từ 1 đến 25 theo thứ tự từ trái sang phải và từ trên xuống dưới, mỗi ô có diện tích 400 m² (20 m x 20 m) Các góc của ÔĐĐ được cắm cọc tiêu để xác định ranh giới trong quá trình thu thập số liệu, và ranh giới giữa các ÔĐĐ được phát hoặc sử dụng dây nilon để xác định.
Hình 3.1 Sơ đồ lập ô ÔĐĐ trong ÔNC
+ Số liệu đề tài đã sử dụng bao gồm: 09 ô định vị nghiên cứu sinh thái, 09 ÔNC và 225 ÔĐĐ.
- Dụng cụ và thiết bị sử dụng: Bao gồm GPS, máy ảnh, thước dây, thước kẹp kính, máy đo chiều cao cây…
- Các số liệu điều tra tầng cây cao thu thập trong ô đo đếm:
+ Đối tượng điều tra là các cây gỗ thuộc tầng cây cao (cây có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên).
+ Trong mỗi ô đo đếm, đánh dấu và đếm toàn bộ số cây trong ô.
+ Xác định thành phần loài, tên loài (những cây chƣa xác định đƣợc tên cây, đánh là SP)
Đo chu vi ở vị trí 1,3 m hoặc đường kính D1.3 cho tất cả các cây có đường kính từ 6 cm trở lên Sử dụng thước dây hoặc thước kẹp kính với độ chính xác 0,5 cm để đảm bảo kết quả chính xác.
Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã tiến hành đo chiều cao vút ngọn của các cây trong 25 ô đo đếm liên tục Việc đo được thực hiện cho từng ô đo đếmlẻ và cho tất cả các cây được lựa chọn, sử dụng thước Blumeleiss với độ chính xác lên đến 0,5 m.
Toàn bộ các số liệu đo đếm tầng cây cao đƣợc ghi chép theo mẫu biểu điều tra cây gỗ (Biểu 3.1).
Biểu 3.1 Biểu điều tra tầng cây cao
Số hiệu ÔĐV………Số hiệu ÔNC: ………Số hiệu ÔĐĐ: ………
D (cm) H (m) Dtán (m) Cấp phẩm chất
Ghi C/vi D1.3 Hvn Hdc Đ T N B chú
Người điều tra: ……… ………….…… Ngày điều tra: ……….
Để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và con người đến đa dạng thực vật, trong mỗi ô đo đếm cần thu thập dữ liệu về độ tàn che, độ dốc, độ cao và loại địa hình như núi đá hoặc núi đất.
3.4.2.2 Điều tra cây tái sinh
- Khối lƣợng: 5 ô mẫu trên 01 ÔNC;
- Diện tích thu thập: 16 m 2 (kích thước 4 x 4m);
- Vị trí: Tại một trong các góc của ÔĐĐ có số 1, 5, 13, 21, 25
- Phương pháp đo đếm cây tái sinh:
+ Xác định tên loài cây tái sinh;
+ Đo chiều cao vút ngọn, phân theo 7 cấp (< 0,5 m; 0,5 đến 1m; 1,1 đến 1,5m; 1,6 đến 2,0m; 2,1 đến 3,0m; 3,1 đến 5,0m, > 5,0m);
+ Xác định chất lƣợng cây: Phân theo tốt, xấu, trung bình;
+ Xác định nguồn gốc: Theo chồi, hạt cho từng loài, trong phiếu ghi theo số cây.
Toàn bộ các số liệu thu thập, đo đếm tầng cây tái sinh đƣợc ghi chép theo mẫu biểu điều tra cây tái sinh (Biểu 3.2)
Biểu 3.2 Điều tra cây tái sinh
Số hiệu ÔĐV………Số hiệu ÔNC: ………Số hiệu ÔĐĐ: ……….
TT Tên loài Chất lƣợng Tổng cộng
H Ch H Ch H ch H ch H ch H ch H ch
Người điều tra: ……… … Ngày điều tra: ……….
Việc giám định mẫu vật và xác định các thực vật chưa được đặt tên được thực hiện với sự hỗ trợ từ các chuyên gia phân loại thực vật tại Trường Đại học Lâm Nghiệp, Viện Điều tra Quy hoạch rừng và Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
3.4 4 Phương pháp xử lý, phân tích số liệu 3.4.4.1 Phân loại trạng thái rừng hiện tại
Hệ thống phân loại rừng theo trạng thái của Loetschau (1960) đã được Viện Điều tra, Quy hoạch rừng phát triển thành bảng phân loại tạm thời, được quy định trong Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng (QPN6-84) và Thông tư số 34/2009/TT-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
3.4.4.2 Xác định công thức tổ thành theo phần trăm số cây (N%)
+ Bước 1: Trong các ÔNC tập hợp số liệu tầng cây cao, loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài
+ Bước 2: Trong các ÔNC xác định tổng số loài cây, tổng số cá thể của từng trạng thái
+ Bước 3: Tính phần trăm số cây của 1 loài theo công thức:
Ni% là phần trăm số cây của loài i
Xi là sốlƣợng cá thể loài i
N là Σ số cá thể của tất cả các loài
Bước 4: Lập công thức tổ thành bằng cách ghi lại những loài có tỷ lệ Ni% ≥ 5% Trong công thức, sắp xếp các loài theo thứ tự phần trăm số cây lớn trước, và cây nhỏ sau.
