Luận án: Ảnh hưởng của khí hậu đến tăng trưởng du sam, bạch tùng tại Đà Lạt và Đức Trọng, Lâm Đồng

Luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của khí hậu đến tăng trưởng du sam bạch tùng và đỉnh tùng tại Đà Lạt và Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng.

• Tác giả: Nguyễn Văn Nhẫn
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Thêm
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Lâm sinh
• Đề tài: Ảnh hưởng của khí hậu đến tăng trưởng của Du sam (Keteleeria evelyniana Masters), Bạch tùng (Dacrycarpus imbricatus (Blume) de Laub) và Đỉnh tùng (Cephalotaxus mannii Hook.) ở khu vực Đà Lạt và Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lý lịch cá nhân
• Lời cam đoan
• Lời cảm tạ
• Tóm tắt bằng tiếng Việt
• Tóm tắt bằng tiếng Anh
• Những chữ viết tắt
• Danh sách các bảng
• Danh sách các hình
• Danh sách các phụ lục
• MỞ ĐẦU
• Mục tiêu nghiên cứu
• Đối tượng và vị trí nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Ý nghĩa của đề tài
• Những điểm mới của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Đặc điểm phân loại và sinh thái của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng
• 1.1.1. Đặc điểm phân loại và sinh thái của Du sam
• 1.1.2. Đặc điểm phân loại và sinh thái của Bạch tùng
• 1.1.3. Đặc điểm phân loại và sinh thái của Đỉnh tùng
• 1.2. Niên đại thực vật và khí hậu thực vật
• 1.2.1. Khái quát về vòng năm cây gỗ
• 1.2.2. Niên đại thực vật và khí hậu thực vật
• 1.3. Những nghiên cứu về niên đại thực vật và khí hậu thực vật
• 1.3.1. Những nghiên cứu về niên đại thực vật và khí hậu thực vật ở Mỹ
• 1.3.2. Những nghiên cứu về niên đại thực vật và khí hậu thực vật ở Liên Xô
• 1.3.3. Những nghiên cứu về niên đại thực vật và khí hậu thực vật ở Châu Âu
• 1.3.4. Những nghiên cứu về niên đại thực vật và khí hậu thực vật ở Australia, New Zealand, Trung Quốc, Nhật Bản, vùng Địa Trung Hải và Canada
• 1.3.5. Những nghiên cứu về niên đại thực vật và khí hậu thực vật ở nhiệt đới
• 1.3.6. Những nghiên cứu về niên đại thực vật và khí hậu thực vật ở Việt Nam
• 1.4. Phương pháp phân tích khí hậu thực vật
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp luận
• 2.2.2. Những giả thuyết nghiên cứu
• 2.2.3. Phương pháp thu thập số liệu
• 2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.2.5. Công cụ xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm khí hậu ở khu vực nghiên cứu
• 3.1.1. Đặc điểm nhiệt độ không khí
• 3.1.2. Đặc điểm độ ẩm không khí
• 3.1.3. Đặc điểm số giờ nắng
• 3.1.4. Đặc điểm hệ số thủy nhiệt
• 3.1.5. Đặc điểm lượng nước bốc hơi
• 3.1.6. Nhận định chung về khí hậu ở khu vực Đà Lạt
• 3.2. Đặc điểm bề rộng vòng năm và chỉ số bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng
• 3.2.1. Đặc điểm chung của những quần xã thực vật rừng
• 3.2.2. Đặc điểm bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng
• 3.2.3. Chỉ số bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng
• 3.3. Phản ứng của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng đối với biến động của những yếu tố khí hậu
• 3.3.1. Phản ứng của Du sam với biến động của những yếu tố khí hậu
• 3.3.2. Phản ứng của Bạch tùng với biến động của những yếu tố khí hậu
• 3.3.3. Phản ứng của Đỉnh tùng với biến động của những yếu tố khí hậu
• 3.4. Xác định vai trò của những yếu tố khí hậu đối với tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng
• 3.4.1. Vai trò của những yếu tố khí hậu đối với Du sam
• 3.4.2. Vai trò của những yếu tố khí hậu đối với Bạch tùng
• 3.4.3. Vai trò của những yếu tố khí hậu đối với Đỉnh tùng
• 3.5. Ảnh hưởng của độ cao địa hình đến mối quan hệ giữa tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng với khí hậu
• 3.5.1. Ảnh hưởng của độ cao địa hình đến mối quan hệ giữa tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam với khí hậu
• 3.5.2. Ảnh hưởng của độ cao địa hình đến mối quan hệ giữa tăng trưởng bề rộng vòng năm của Bạch tùng với khí hậu
• 3.5.3. Ảnh hưởng của độ cao địa hình đến mối quan hệ giữa tăng trưởng bề rộng vòng năm của Đỉnh tùng với khí hậu
• 3.6. Phản ứng của Du sam trong quần xã thực vật và trên đất trống với biến động của những yếu tố khí hậu
• 3.6.1. Chỉ số bề rộng vòng năm của Du sam trong QXTV và trên đất trống
• 3.6.2. Phản ứng của Du sam trong QXTV và trên đất trống với khí hậu
• 3.7. Dự đoán tăng trưởng của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng dựa theo những yếu tố khí hậu
• 3.7.1. Dự đoán tăng trưởng của Du sam dựa theo những yếu tố khí hậu
• 3.7.2. Dự đoán tăng trưởng của Bạch tùng dựa theo những yếu tố khí hậu
• 3.7.3. Dự đoán tăng trưởng của Đỉnh tùng dựa theo những yếu tố khí hậu
• 3.8. Phân cấp điều kiện thời tiết đối với tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng
• 3.9. Chuỗi niên đại vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng
• 3.10. Tính nhạy cảm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng
• 3.11. So sánh mối quan hệ giữa tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng với những yếu tố khí hậu
• 3.12. Vai trò của những yếu tố khí hậu đối với tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng
• 3.13. Ảnh hưởng của độ cao địa hình đến phản ứng của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng đối với những biến động của các yếu tố khí hậu
• 3.14. Ảnh hưởng của quần xã thực vật và đất trống đến phản ứng của Du sam đối với những biến động của các yếu tố khí hậu
• 3.15. Mô hình dự đoán tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng dựa theo những yếu tố khí hậu
• 3.16. Đề xuất áp dụng kết quả nghiên cứu
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Ảnh hưởng của khí hậu đến tăng trưởng cây tùng và sam tại Đà Lạt và Đức Trọng

Nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng khí hậu đến tăng trưởng của du sam bạch tùng, đỉnh tùng tại Đà Lạt và Đức Trọng, Lâm Đồng. Dữ liệu thu thập từ năm 2013 đến 2016, phân tích mối quan hệ giữa biến đổi khí hậu và sinh trưởng cây thông qua chỉ số bề rộng vòng năm. Kết quả cho thấy, nhiệt độ không khí, lượng mưa, và số giờ nắng là các yếu tố chính ảnh hưởng đến tăng trưởng của các loài cây này. Du sam phản ứng mạnh với nhiệt độ tháng 4, trong khi bạch tùng nhạy cảm với lượng mưa tháng 11. Đỉnh tùng chịu ảnh hưởng lớn từ nhiệt độ trung bình tháng 1-4.

1.1. Phân tích mối quan hệ giữa khí hậu và tăng trưởng cây

Nghiên cứu sử dụng phương pháp hàm phản hồi tuyến tính đa biến để phân tích mối quan hệ giữa điều kiện khí hậu và tăng trưởng bề rộng vòng năm. Kết quả chỉ ra rằng, nhiệt độ không khí tháng 4 có ảnh hưởng tiêu cực đến du sam, trong khi lượng mưa tháng 5 và lượng nước bốc hơi tháng 10 có tác động tích cực. Bạch tùng bị ảnh hưởng xấu bởi lượng mưa tháng 11 và số giờ nắng tháng 1 và 4. Đỉnh tùng chịu tác động tiêu cực từ nhiệt độ trung bình tháng 1-4 nhưng lại được hỗ trợ bởi số giờ nắng tháng 11.

1.2. Ảnh hưởng của độ cao địa hình

Độ cao địa hình đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh ảnh hưởng khí hậu đến tăng trưởng cây. Ở độ cao 1.600 m so với mực nước biển, cả ba loài cây (du sam, bạch tùng, đỉnh tùng) phản ứng rõ rệt hơn với biến đổi khí hậu so với độ cao thấp hơn. Điều này cho thấy, môi trường sinh thái tại các khu vực cao có sự biến động lớn hơn, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng cây.

II. Phương pháp nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích khí hậu thực vật để đánh giá ảnh hưởng khí hậu đến tăng trưởng cây. Dữ liệu được thu thập từ 25 cây mẫu, bao gồm du sam, bạch tùng, và đỉnh tùng, với chuỗi chỉ số bề rộng vòng năm từ 127 đến 201 năm. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp thông tin về đặc tính sinh thái của các loài cây mà còn hỗ trợ bảo tồn rừng và quản lý hệ sinh thái rừng tại Đà Lạt và Đức Trọng.

2.1. Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu

Nghiên cứu thu thập dữ liệu khí hậu từ năm 1980 đến 2014, kết hợp với chuỗi chỉ số bề rộng vòng năm của các cây mẫu. Phương pháp hồi quy tuyến tính và phân tích đa biến được sử dụng để xác định mối quan hệ giữa biến đổi khí hậu và tăng trưởng cây. Các công cụ như MAE và MAPE được áp dụng để đánh giá độ chính xác của mô hình dự đoán.

2.2. Ứng dụng thực tiễn trong bảo tồn rừng

Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao trong việc bảo tồn rừng và quản lý hệ sinh thái rừng. Việc hiểu rõ ảnh hưởng khí hậu đến tăng trưởng cây giúp xây dựng các biện pháp bảo vệ và phát triển rừng bền vững, đặc biệt tại các khu vực nhạy cảm như Đà Lạt và Đức Trọng. Nghiên cứu cũng góp phần vào việc dự đoán tăng trưởng cây dựa trên biến đổi khí hậu, hỗ trợ công tác quản lý tài nguyên rừng.

III. Kết luận và đề xuất

Nghiên cứu đã xác định rõ ảnh hưởng khí hậu đến tăng trưởng của du sam, bạch tùng, và đỉnh tùng tại Đà Lạt và Đức Trọng. Các yếu tố như nhiệt độ, lượng mưa, và số giờ nắng đóng vai trò quan trọng trong sinh trưởng cây. Nghiên cứu cũng đề xuất các biện pháp bảo tồn rừng và quản lý hệ sinh thái rừng dựa trên kết quả phân tích.

3.1. Kết luận chính

Nghiên cứu kết luận rằng, biến đổi khí hậu có ảnh hưởng đáng kể đến tăng trưởng của các loài cây du sam, bạch tùng, và đỉnh tùng. Các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, lượng mưa, và số giờ nắng cần được theo dõi chặt chẽ để đảm bảo sinh trưởng cây ổn định. Độ cao địa hình cũng là yếu tố quan trọng cần được xem xét trong các nghiên cứu tiếp theo.

3.2. Đề xuất cho nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu đề xuất mở rộng phạm vi nghiên cứu đến các khu vực khác tại Lâm Đồng để có cái nhìn toàn diện hơn về ảnh hưởng khí hậu đến tăng trưởng cây. Các phương pháp phân tích tiên tiến như mô hình hóa khí hậu và phân tích dữ liệu lớn cũng được khuyến nghị để nâng cao độ chính xác của các dự đoán tăng trưởng cây trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ lâm nghiệp với đề tài "Ảnh hưởng của khí hậu đến tăng trưởng của Du sam (Keteleeria evelyniana Masters), Bạch tùng (Dacrycarpus imbricatus (Blume) de Laub) và Đỉnh tùng (Cephalotaxus mannii Hook.) ở khu vực Đà Lạt và Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Nhẫn, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Văn Thêm. Công trình thuộc chuyên ngành Lâm sinh (mã số: 9 62 02 05), bảo vệ tại Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh vào tháng 3 năm 2018.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Hiện nay diện tích rừng tự nhiên tại Việt Nam nói chung và tỉnh Lâm Đồng nói riêng bị suy giảm, dẫn đến sự thu hẹp khu vực phân bố của nhiều loài cây gỗ quý, hiếm có nguy cơ tuyệt chủng. Ba loài cây lá kim gồm Du sam (Keteleeria evelyniana Masters), Bạch tùng (Dacrycarpus imbricatus (Blume) de Laub) và Đỉnh tùng (Cephalotaxus mannii Hook.) là những loài cây gỗ quý bản địa thuộc kiểu rừng hỗn giao cây lá rộng và lá kim, hơi ẩm, á nhiệt đới núi thấp (Rkh). Theo tiêu chuẩn của Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN, 2001), Du sam và Bạch tùng thuộc nhóm loài rất nguy cấp (VU A1cd), Đỉnh tùng thuộc nhóm loài nguy cấp (EN C2a); cả ba loài đều được xếp vào nhóm IIA theo Nghị định 32/2006/NĐ-CP và cấp V của Sách đỏ Việt Nam.

Khoảng trống nghiên cứu thực tế là các công trình trước đây chưa làm sáng tỏ đầy đủ vai trò của từng yếu tố khí hậu đối với sự sinh trưởng của ba loài cây lá kim này, đồng thời chưa xây dựng được các mô hình định lượng để dự đoán tăng trưởng bề rộng vòng năm dựa trên biến động của các yếu tố khí hậu theo thời gian và điều kiện lập địa khác nhau.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là xác định mối quan hệ giữa tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng với biến động của những yếu tố khí hậu.

Các mục tiêu cụ thể được xác định gồm:

1. Phân tích những đặc trưng khí hậu để làm cơ sở cho việc phân cấp chế độ khô ẩm ở khu vực nghiên cứu.
2. Xác định những tháng mà điều kiện khí hậu có ảnh hưởng rõ rệt đến tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng.
3. Phân tích ảnh hưởng của khí hậu đến tăng trưởng của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng trong những điều kiện môi trường khác nhau.
4. Xây dựng những mô hình dự đoán tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng theo những yếu tố khí hậu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Quần thể ba loài cây gỗ lá kim bản địa gồm Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng mọc tự nhiên trong kiểu rừng hỗn giao lá rộng - lá kim á nhiệt đới núi thấp (Rkh).
• Phạm vi không gian: Khu vực Đức Trọng và Đà Lạt thuộc tỉnh Lâm Đồng, có tọa độ địa lý từ 108°22’13’’ đến 108°30’24’’ kinh độ Đông và 11°46’15’’ đến 11°55’27’’ vĩ độ Bắc. Độ cao địa hình nghiên cứu dao động từ 1.400 m đến 1.700 m so với mực nước biển, trên nền đất vàng đỏ phát triển trên đá granit.
• Phạm vi thời gian: Đề tài thu thập số liệu thực địa trong giai đoạn 2013 – 2016. Chuỗi số liệu khí hậu được sử dụng kéo dài 35 năm từ 1980 đến 2014. Chuỗi niên đại vòng năm chuẩn hóa thu thập được gồm: Du sam (192 năm, giai đoạn 1823 – 2013), Bạch tùng (201 năm, giai đoạn 1813 – 2013) và Đỉnh tùng (127 năm).
• Yếu tố khí hậu phân tích: Gồm 6 yếu tố khí tượng cơ bản: nhiệt độ không khí trung bình tháng ($T$, °C), tổng lượng mưa tháng ($M$, mm), độ ẩm không khí trung bình tháng ($Rh$, %), tổng số giờ nắng trong tháng ($N$, giờ), tổng lượng nước bốc hơi trong tháng ($P$, mm) và hệ số thủy nhiệt ($K$).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trên thế giới

Phương pháp niên đại thực vật (Dendrochronology) và khí hậu thực vật (Dendroclimatology) bắt nguồn từ nghiên cứu của Andrew Ellicott Douglass (1901, 1904, 1914, 1932–1944) tại khu vực Tây Bắc Mỹ, thiết lập nguyên lý đối chiếu thời gian hình thành vòng năm và phân tích tương quan khí hậu. Schulman (1950) tiếp tục phát triển việc chuyển đổi bề rộng vòng năm thành chỉ số bề rộng vòng năm. Tại Đông Bắc Mỹ, Stewart (1913), Marshall (1927), Lyon (1935), Goldthwait và Lyon (1937), Creighton và Hock (1940) đã ứng dụng vòng năm cây gỗ để phục hồi khí hậu quá khứ. Fritts (1965, 1971, 1974, 1976) và Cook (1987, 1990) đã hệ thống hóa lý thuyết toán học và mô hình hóa tác động khí hậu đối với sinh trưởng vòng năm.

Tại Liên Xô (cũ), Shvedov (1882–1891) đặt nền móng ban đầu. Rudakov (1951, 1958, 1961) đưa ra phương pháp trung bình di động để loại bỏ khuynh hướng tuổi. Gursky và cộng sự (1953) phục hồi độ ẩm vùng Trung Á từ loài Juniperus turkestanica. Zviedris và Matuzenis (1962), Komin (1963, 1969, 1970), Shiyatov (1965, 1975, 1979, 1986) và Bitvinskas (1974) ứng dụng khí hậu thực vật để phục hồi khí hậu, nghiên cứu động thái rừng vùng cực bắc và vùng núi Ural.

Tại châu Âu, Feliksik và cộng sự (1990, 2002, 2003, 2004, 2008, 2009) nghiên cứu phản ứng vòng năm của Picea abies, Pinus sylvestris, Pseudotsuga menziesii, Picea sitchensis, Abies alba tại Ba Lan. Momchil và cộng sự (2012), Düthorn và cộng sự (2013), Novak và cộng sự (2013), Amodei và cộng sự (2013), Schweingruber (1987), Briffa và Jones (1990) nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc gỗ sớm, gỗ muộn và vi môi trường với khí hậu. Tại Úc và New Zealand, Norton và cộng sự (1989), Ogden (1981), Booth và Ryan (1985), Perlinski (1983), Oberhuber và cộng sự (1998) nghiên cứu các loài thông bản địa. Takahashi và cộng sự (2005) nghiên cứu Betula ermanii tại Nhật Bản; Andano và cộng sự (2005) mô hình hóa tăng trưởng Picea glauca tại Canada; Martin-Benito và cộng sự (2013) nghiên cứu hạn hán tác động đến Pinus nigra và Pinus sylvestris ở Địa Trung Hải.

Tại vùng nhiệt đới, Berlage (1936) nghiên cứu cây Tếch (Tectona grandis) tại Java (Indonesia). Tiếp theo, Pant và Borgaonkar (1983), Bhattacharyya và cộng sự (1992), Santosh và cộng sự (2007), Ram và cộng sự (2008, 2010), Rathore và Jasrai (2013) nghiên cứu cây Tếch tại Ấn Độ; Pumijumnong và cộng sự (1995) tại Thái Lan; D’Arrigo và cộng sự (2011) tại Myanmar; Akossou và cộng sự (2012) tại Benin.

Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam

Tại Việt Nam, Vũ Công Hậu (1980) nghiên cứu ảnh hưởng khí hậu đến sản lượng quả Vải (Nephelium litchi); Trần Thị Tuyết Hằng (1998) nghiên cứu Thông đuôi ngựa (Pinus massoniana) tại Tam Đảo; Nguyễn Văn Thêm (2003) và Phạm Trọng Nhân cùng cộng sự (2011) nghiên cứu Thông ba lá (Pinus kesiya) tại Lâm Đồng; Nguyễn Văn Thêm (2012) nghiên cứu Bạch tùng tại Núi Ông (Bình Thuận); Nguyễn Văn Nhẫn (2011, 2012) nghiên cứu Du sam tại Đức Trọng; Trần Quang Bảo (2013) nghiên cứu Cẩm lai vú (Dalbergia oliveri) tại Đắk Lắk; Trần Quang Bảo và Vũ Đình Thắng (2013) nghiên cứu Pơ mu (Fokienia hodginsii).

Vị trí và khoảng trống luận án giải quyết

Luận án kế thừa các phương pháp chuẩn hóa vòng năm quốc tế của Fritts (1976), Cook (1987, 1990) và Shiyatov - Mazepa (1987), tập trung giải quyết khoảng trống dữ liệu về chuỗi niên đại vòng năm đa thế kỷ của ba loài cây lá kim quý hiếm (Du sam, Bạch tùng, Đỉnh tùng) tại vùng cao nguyên Lâm Đồng; lượng hóa vai trò kiểm soát của từng yếu tố khí tượng (nhiệt độ, lượng mưa, bốc hơi, số giờ nắng, hệ số thủy nhiệt) theo tháng; so sánh biến động phản ứng theo đai độ cao và hoàn cảnh rừng/đất trống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

Cơ sở sinh học của phương pháp dựa trên cấu tạo vòng năm của cây gỗ lá kim: tầng phát sinh ống mạch (tượng tầng) phân chia tế bào tạo thành lớp gỗ sớm (quản bào vách mỏng, lòng rộng) vào đầu mùa sinh trưởng và gỗ muộn (quản bào vách dày, lòng hẹp) vào cuối mùa sinh trưởng.

Theo mô hình cấu trúc tuyến tính của Cook (1987), chuỗi bề rộng vòng năm ($R_A$) tại tuổi $A$ được cấu thành bởi 5 thành phần:

$$R_A = Y_A + C_A + \beta \cdot D_{1A} + \beta \cdot D_{2A} + E_A$$

Trong đó:

• $Y_A$: Khuynh hướng biến đổi bề rộng vòng năm phụ thuộc vào tuổi cây.
• $C_A$: Tín hiệu liên quan đến biến động khí hậu.
• $D_{1A}$: Ảnh hưởng của các yếu tố nội sinh (ví dụ: hình thành lỗ trống tán rừng do cây đổ gãy).
• $D_{2A}$: Ảnh hưởng của các yếu tố ngoại sinh (lửa rừng, sâu bệnh, khai thác).
• $E_A$: Biến động ngẫu nhiên chưa giải thích được.
• $\beta$: Biến nhị phân nhận giá trị 1 (khi có tác động) hoặc 0 (khi không có tác động).

Để phân tích khí hậu ($C_A$), thành phần tuổi ($Y_A$) được loại bỏ bằng phương pháp chuẩn hóa chỉ số bề rộng vòng năm ($K_d$), đưa giá trị bề rộng vòng năm thực tế ($Z_r$) về dạng tỷ số không thứ nguyên có giá trị trung bình xấp xỉ 1,0 thông qua đường trung bình di động bước nhảy $k = 2m + 1$ hoặc phương trình hàm số mũ giảm theo tuổi:

$$Z_r = a \cdot A^b \cdot \exp(-c \cdot A)$$

Phương pháp thu thập dữ liệu

• Thu mẫu thực địa: Sử dụng khoan tăng trưởng Pressler lấy mẫu lõi gỗ tại vị trí đường kính ngang ngực ($D_{1.3}$). Số lượng mẫu thu thập gồm 25 cây mẫu (9 cây Du sam, 9 cây Bạch tùng, 7 cây Đỉnh tùng). Mẫu khoan được bảo quản trong ống nhựa plastic từ 3 đến 7 ngày trước khi đưa về phòng thí nghiệm.
• Xử lý mẫu phòng thí nghiệm: Mẫu được bào nhẵn bề mặt xuyên tâm, xử lý bằng nước vôi trong hoặc este để làm nổi rõ ranh giới vòng năm; đo đạc bề rộng vòng năm ($Z_r$, mm) trên khay kẹp mẫu và máy đo chuyên dụng theo nhiều hướng bán kính.
• Nguồn dữ liệu khí tượng: Thu thập từ Trạm Khí tượng Thủy văn Đà Lạt (nằm cách khu vực lấy mẫu khoảng 20 km) với chuỗi số liệu quan trắc liên tục 35 năm (1980 – 2014) cho 6 biến số: nhiệt độ không khí trung bình tháng ($T$, °C), lượng mưa tháng ($M$, mm), độ ẩm không khí ($Rh$, %), số giờ nắng ($N$, giờ), lượng bốc hơi ($P$, mm), hệ số thủy nhiệt ($K$) và tỷ lệ $F = M/P$.

Phương pháp và công cụ xử lý số liệu

1. Phân tích thống kê chuỗi vòng năm: Tính toán các tham số thống kê gồm giá trị trung bình ($\bar{X}$), sai số chuẩn ($\pm S_e$), độ lệch chuẩn ($\pm S$), hệ số biến động ($CV%$), hệ số tự tương quan bậc một ($R^+$), độ nhạy cảm trung bình ($mSx$), tín hiệu quần thể ($EPS$), tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu ($SNR$).
2. Phân tích ma trận tương quan: Sử dụng hệ số tương quan Pearson ($r$) và tương quan hạng Spearman ($R_S$) để xác định chiều hướng và mức độ liên hệ giữa chỉ số $K_d$ với các yếu tố khí hậu từng tháng của năm hiện tại và các tháng cuối năm trước đó.
3. Phân tích hàm phản hồi (Response functions): Ứng dụng mô hình hồi quy tuyến tính đa biến từng bước (Stepwise Multiple Linear Regression) để sàng lọc các biến khí hậu kiểm soát mạnh nhất, kiểm tra hiện tượng đa cộng tuyến bằng yếu tố phóng đại phương sai ($VIF$), sai lệch tuyệt đối trung bình ($MAE$) và sai lệch phần trăm tuyệt đối trung bình ($MAPE$).
4. Phân cấp điều kiện thời tiết: Tính toán điểm số chỉ số khí hậu tổng hợp ($X$) để phân cấp điều kiện sinh trưởng thành các mức thuận lợi và khó khăn.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Trình bày cơ sở khoa học, tính cấp thiết của đề tài bảo tồn ba loài cây lá kim quý hiếm (Keteleeria evelyniana, Dacrycarpus imbricatus, Cephalotaxus mannii) tại Lâm Đồng; xác định 4 mục tiêu cụ thể, đối tượng khảo sát tại Đà Lạt và Đức Trọng, phạm vi giới hạn trong 6 biến khí tượng và ý nghĩa lý luận, thực tiễn của đề tài.

Chương 1: Tổng quan

• Đặc điểm phân loại và sinh thái: Trình bày chi tiết đặc điểm hình thái, vùng phân bố tự nhiên và giá trị kinh tế của Du sam (họ Pinaceae, phân bố đai cao 500 – 2.000 m, gỗ nhóm I), Bạch tùng (họ Podocarpaceae, mọc rải rác đai cao 300 – 2.000 m), Đỉnh tùng (họ Cephalotaxaceae, cây chịu bóng khi non, mọc ở nhiệt độ trung bình 13 – 21°C).
• Cơ sở lý thuyết niên đại và khí hậu thực vật: Khái quát cơ chế hình thành tế bào gỗ sớm/muộn, khái niệm và phân môn của khoa học niên đại thực vật (Dendrochronology, Dendroclimatology, Dendroecology...).
• Lịch sử nghiên cứu: Điểm lại toàn diện các công trình nghiên cứu niên đại cây gỗ tại Mỹ, Liên Xô (cũ), châu Âu, Úc, New Zealand, Nhật Bản, Canada, vùng Địa Trung Hải, các vùng nhiệt đới và Việt Nam.
• Phương pháp phân tích khí hậu thực vật: Trình bày quy trình 4 bước chuẩn hóa chuỗi dữ liệu vòng năm, mô hình Cook (1987) và nguyên lý hồi quy hàm phản hồi.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết khung phương pháp luận, các giả thuyết nghiên cứu về mối liên hệ giữa bề rộng vòng năm với các biến khí tượng; phương pháp thu thập 25 cây mẫu gỗ ngoài thực địa bằng khoan Pressler; quy trình xử lý số liệu khí tượng thủy văn trạm Đà Lạt (1980–2014); kỹ thuật toán thống kê, công thức tính các chỉ số $K_d$, $mSx$, $EPS$, $SNR$, $VIF$ và thuật toán hồi quy từng bước.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

• Đặc điểm khí hậu khu vực nghiên cứu: Phân tích số liệu 35 năm (1980 – 2014) tại Đà Lạt. Nhiệt độ trung bình năm 18,0°C (biên độ 16,9 – 18,9°C); lượng mưa trung bình năm 1.823 mm (biên độ 1.397 – 2.357 mm); độ ẩm trung bình 84% (80 – 88%); lập biểu đồ khí hậu Gaussen - Walter cho khu vực Đức Trọng - Đà Lạt.
• Đặc điểm chuỗi vòng năm chuẩn hóa ($K_d$): Thiết lập chuỗi niên đại cho Du sam (192 năm, 1823 – 2013), Bạch tùng (201 năm, 1813 – 2013) và Đỉnh tùng (127 năm).

Loài cây	Số cây mẫu ($N$)	Độ dài chuỗi chuẩn hóa (năm)	Giai đoạn chuỗi
Du sam (Keteleeria evelyniana)	9	192	1823 – 2013
Bạch tùng (Dacrycarpus imbricatus)	9	201	1813 – 2013
Đỉnh tùng (Cephalotaxus mannii)	7	127	1813 – 2013

• Phản ứng tăng trưởng của từng loài với các yếu tố khí hậu:
  • Du sam: Ba yếu tố kiểm soát chính là nhiệt độ không khí tháng 4 ($T_4$), lượng mưa tháng 5 ($M_5$) và lượng nước bốc hơi tháng 10 ($P_{10}$). Nhiệt độ tháng 4 tăng gây ảnh hưởng xấu; lượng mưa tháng 5 và lượng bốc hơi tháng 10 tăng có ảnh hưởng tốt đến tăng trưởng $K_d$.
  • Bạch tùng: Ba yếu tố kiểm soát chính là lượng mưa tháng 11 ($M_{11}$), số giờ nắng tháng 1 ($N_1$) và tháng 4 ($N_4$). Sự gia tăng của cả 3 yếu tố này đều gây ảnh hưởng tiêu cực đến tăng trưởng vòng năm.
  • Đỉnh tùng: Ba yếu tố kiểm soát chính là lượng mưa tháng 1 ($M_1$), nhiệt độ trung bình tháng 1 đến tháng 4 ($T_{1-4}$) và số giờ nắng tháng 11 ($N_{11}$). Lượng mưa tháng 1 và nhiệt độ giai đoạn tháng 1–4 tăng gây ức chế tăng trưởng; số giờ nắng tháng 11 tăng là điều kiện thuận lợi.
• Ảnh hưởng của độ cao địa hình: Cả ba loài ở đai cao 1.400 – 1.600 m có mức độ phản ứng với các yếu tố khí hậu rõ rệt và nhạy cảm hơn so với các cá thể ở độ cao dưới 1.400 m.
• Phản ứng của Du sam theo điều kiện lập địa:
  • Trong quần xã thực vật rừng (QXTV): $K_d$ quan hệ rõ rệt với nhiệt độ các tháng 1, 6, 7, 10, các giai đoạn 1–4, 5–10, 11–3; lượng mưa các tháng 1, 3, 9, 10, 11, 12 và giai đoạn 11–12.
  • Trên lập địa đất trống: $K_d$ chuyển sang tương quan với nhiệt độ các tháng 5, 12, giai đoạn 5–10, 11–3; lượng mưa các tháng 3, 7, 8, 9 và giai đoạn 11–12.
• Mô hình dự đoán và phân cấp thời tiết: Thiết lập các phương trình hồi quy đa biến ước lượng chỉ số $K_d$ theo các biến khí hậu kiểm soát; xây dựng bảng điểm số khí hậu tổng hợp ($X$) để phân cấp điều kiện thời tiết sinh trưởng.

Kết luận và đề nghị

Tóm tắt các quy luật sinh thái học chính của ba loài cây lá kim; đề xuất ứng dụng mô hình dự đoán tăng trưởng phục vụ công tác quy hoạch vùng trồng, mùa vụ lâm sinh và định hướng các nghiên cứu khôi phục cổ khí hậu.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận khoa học

1. Xây dựng thành công 3 chuỗi chỉ số bề rộng vòng năm chuẩn hóa có độ dài lịch sử lớn cho ba loài cây lá kim bản địa tại khu vực Đà Lạt và Đức Trọng: Du sam (192 năm), Bạch tùng (201 năm) và Đỉnh tùng (127 năm).
2. Định lượng chính xác các yếu tố khí hậu kiểm soát sự sinh trưởng bề rộng vòng năm của từng loài cây gỗ:

Loài cây	Yếu tố khí hậu kiểm soát chính	Chiều hướng tác động đến tăng trưởng ($K_d$)
Du sam (K. evelyniana)	- Nhiệt độ không khí tháng 4 ($T_4$) - Lượng mưa tháng 5 ($M_5$) - Lượng nước bốc hơi tháng 10 ($P_{10}$)	- Tăng $T_4$: Tác động xấu (-) - Tăng $M_5$: Tác động tốt (+) - Tăng $P_{10}$: Tác động tốt (+)
Bạch tùng (D. imbricatus)	- Lượng mưa tháng 11 ($M_{11}$) - Số giờ nắng tháng 1 ($N_1$) - Số giờ nắng tháng 4 ($N_4$)	- Tăng $M_{11}$: Tác động xấu (-) - Tăng $N_1$: Tác động xấu (-) - Tăng $N_4$: Tác động xấu (-)
Đỉnh tùng (C. mannii)	- Lượng mưa tháng 1 ($M_1$) - Nhiệt độ trung bình tháng 1–4 ($T_{1-4}$) - Số giờ nắng tháng 11 ($N_{11}$)	- Tăng $M_1$: Tác động xấu (-) - Tăng $T_{1-4}$: Tác động xấu (-) - Tăng $N_{11}$: Tác động tốt (+)

3. Xác định quy luật tác động của yếu tố địa hình: Cây gỗ sống ở đai cao 1.400 – 1.600 m phản ứng nhạy bén và rõ nét hơn với các biến động khí hậu so với cây sống ở độ cao dưới 1.400 m.
4. Làm rõ sự khác biệt trong cơ chế phản ứng sinh thái của loài Du sam: Khi phân bố trong cấu trúc quần xã thực vật rừng kín tán, cây chịu sự điều tiết của tổ hợp nhiệt độ và lượng mưa các tháng đầu mùa và cuối mùa sinh trưởng; khi mọc ngoài đất trống, cây chuyển sang chịu tác động mạnh của nhiệt độ tháng 5, 12 và lượng mưa giữa mùa mưa (tháng 7, 8).

Đóng góp về mặt thực tiễn

1. Cung cấp hệ thống các phương trình hàm hồi quy phản hồi tuyến tính để dự đoán tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng theo số liệu quan trắc khí hậu.
2. Xây dựng thang phân cấp điều kiện thời tiết (thuận lợi, trung bình, khó khăn) dựa trên điểm số khí hậu tổng hợp, làm căn cứ dự báo năng suất sinh trưởng.
3. Cung cấp luận cứ khoa học cho ngành lâm nghiệp trong việc chọn vùng lập địa, xác định đai cao thích hợp (từ 1.400 m trở lên) và xây dựng các giải pháp kỹ thuật lâm sinh, nuôi dưỡng và bảo tồn hiệu quả ba loài cây gỗ quý hiếm tại Tây Nguyên.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

• Dung lượng mẫu cây gỗ nghiên cứu gồm 25 cây mẫu (9 cây Du sam, 9 cây Bạch tùng, 7 cây Đỉnh tùng) do hạn chế về số lượng cá thể thành thục, điều kiện bảo tồn nghiêm ngặt của các loài nguy cấp và độ phân tán của quần thể tự nhiên.
• Chuỗi số liệu khí tượng quan trắc sử dụng để hiệu chỉnh mô hình kéo dài 35 năm (1980 – 2014) từ Trạm Khí tượng Thủy văn Đà Lạt, đặt cách vị trí thu mẫu khoảng 20 km nên chưa phản ánh hoàn toàn vi khí hậu tại từng điểm lấy mẫu cục bộ.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Khai thác 3 chuỗi chỉ số bề rộng vòng năm chuẩn hóa dài hạn (từ 127 đến 201 năm) đã thiết lập để nghiên cứu phục hồi các biến động khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa, chu kỳ khô hạn) trong quá khứ tại vùng Tây Nguyên.
• Mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các khu vực phân bố khác của ba loài cây lá kim (như Bidoup Núi Bà, Đơn Dương, Lạc Dương, Di Linh) và khảo sát thêm các yếu tố vi lập địa, thổ nhưỡng.

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên và nhà nghiên cứu Lâm học - Sinh thái học: Tài liệu tham khảo về phương pháp luận ứng dụng niên đại thực vật (Dendrochronology) và khí hậu thực vật (Dendroclimatology) tại vùng nhiệt đới núi cao Việt Nam; quy trình loại bỏ khuynh hướng tuổi để chuẩn hóa chuỗi $K_d$; kỹ thuật phân tích hàm phản hồi hồi quy từng bước.
• Đối với giảng viên đại học chuyên ngành Lâm sinh và Quản lý tài nguyên rừng: Nguồn tư liệu phục vụ giảng dạy các học phần Sinh thái học rừng, Đo đạc lâm nghiệp và Lâm học nhiệt đới; cung cấp dữ liệu định lượng về đặc tính sinh thái của các loài cây lá kim bản địa.
• Đối với cơ quan quản lý và hoạch định chính sách lâm nghiệp: Cung cấp cơ sở khoa học cho Chi cục Kiểm lâm, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Lâm Đồng, Ban Quản lý Rừng phòng hộ Đại Ninh trong việc lập quy hoạch bảo tồn nguồn gen cây gỗ quý hiếm, xác định vùng sinh thái thích hợp để khoanh nuôi, xúc tiến tái sinh tự nhiên và trồng rừng phục hồi.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã xác định những yếu tố khí hậu nào kiểm soát mạnh nhất đến tăng trưởng bề rộng vòng năm của loài Du sam?

Ba yếu tố khí hậu kiểm soát mạnh nhất đối với tăng trưởng bề rộng vòng năm của loài Du sam (Keteleeria evelyniana) là: nhiệt độ không khí tháng 4 ($T_4$), lượng mưa tháng 5 ($M_5$) và lượng nước bốc hơi vào tháng 10 ($P_{10}$). Trong đó, sự gia tăng nhiệt độ không khí tháng 4 gây ảnh hưởng tiêu cực (làm giảm tăng trưởng), còn sự gia tăng lượng mưa tháng 5 và lượng nước bốc hơi tháng 10 tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy tăng trưởng vòng năm.

2. Sự gia tăng lượng mưa tháng 11 và số giờ nắng các tháng đầu năm tác động như thế nào đến loài Bạch tùng?

Đối với loài Bạch tùng (Dacrycarpus imbricatus), sự gia tăng của lượng mưa vào tháng 11 ($M_{11}$) cùng với sự gia tăng số giờ nắng vào tháng 1 ($N_1$) và tháng 4 ($N_4$) đều dẫn đến tác động xấu, kìm hãm sự tăng trưởng bề rộng vòng năm của loài cây này.

3. Độ cao địa hình ảnh hưởng như thế nào đến phản ứng sinh trưởng của ba loài cây lá kim với khí hậu?

Khi phân bố ở đai độ cao từ 1.400 m đến 1.600 m so với mực nước biển, cả ba loài cây gỗ (Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng) đều thể hiện phản ứng sinh trưởng với sự thay đổi của các yếu tố khí hậu rõ rệt, nhạy cảm hơn đáng kể so với các cá thể sinh trưởng ở đai độ cao dưới 1.400 m.

4. Tăng trưởng vòng năm của Du sam trong điều kiện tán rừng khác gì so với ngoài đất trống?

Trong điều kiện quần xã thực vật rừng kín tán, tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam có mối quan hệ rõ rệt với nhiệt độ không khí các tháng 1, 6, 7, 10, giai đoạn tháng 1–4, 5–10, 11–3 và lượng mưa các tháng 1, 3, 9, 10, 11, 12. Ngược lại, trong điều kiện đất trống, sinh trưởng của Du sam chuyển sang phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ không khí tháng 5, 12, giai đoạn tháng 5–10, 11–3 và lượng mưa các tháng 3, 7, 8, 9, 11–12.

5. Dữ liệu thực nghiệm và chuỗi niên đại vòng năm được thu thập với quy mô như thế nào?

Nghiên cứu đã thu thập 25 cây mẫu thực địa (9 cây Du sam, 9 cây Bạch tùng, 7 cây Đỉnh tùng) bằng khoan tăng trưởng Pressler. Chuỗi chỉ số bề rộng vòng năm chuẩn hóa ($K_d$) thu được có độ dài 192 năm đối với Du sam (1823 – 2013), 201 năm đối với Bạch tùng (1813 – 2013) và 127 năm đối với Đỉnh tùng; kết hợp đối chiếu với chuỗi dữ liệu khí tượng 35 năm (1980 – 2014) từ Trạm Khí tượng Thủy văn Đà Lạt.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Nhẫn đã ứng dụng phương pháp niên đại thực vật và khí hậu thực vật để phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng đến tăng trưởng bề rộng vòng năm của ba loài cây lá kim quý hiếm (Keteleeria evelyniana, Dacrycarpus imbricatus, Cephalotaxus mannii) tại khu vực Đà Lạt và Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng. Công trình đã thiết lập ba chuỗi niên đại vòng năm chuẩn hóa có độ dài lịch sử từ 127 đến 201 năm, đồng thời định lượng hóa vai trò kiểm soát riêng biệt của từng biến số nhiệt độ, lượng mưa, số giờ nắng và lượng bốc hơi theo tháng đối với từng loài cây. Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ ảnh hưởng của đai cao địa hình và điều kiện tán rừng đến phản ứng sinh thái của cây gỗ, cung cấp hệ thống mô hình dự đoán tăng trưởng làm căn cứ khoa học cho công tác quản lý, gây trồng và bảo tồn nguồn gen cây lá kim tại Tây Nguyên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Hiện nay rừng tự nhiên của nước ta nói chung và tỉnh Lâm Đồng nói riêng đã bị thu hẹp đáng kể. Vì thế, khu phân bố của nhiều loài cây gỗ quý, hiếm hoặc có giá trị cao về kinh tế cũng đã bị thu hẹp. Điều đó có thể dẫn đến nguy cơ tuyệt chủng đối với nhiều loài cây gỗ. Nhận thức rõ hậu quả xấu do sự suy giảm rừng tự nhiên và sự tuyệt chủng của những loài cây gỗ quý, ngành lâm nghiệp nước ta đã đặt ra nhiệm vụ cấp bách là nghiên cứu những giải pháp bảo tồn và phục hồi lại những kiểu rừng đặc sắc và những quần thể loài cây gỗ quý, hiếm hoặc có giá trị cao về kinh tế.

Để bảo tồn và phát triển rừng, khoa học và thực tiễn cần phải có những kiến thức tốt về đặc tính sinh thái học của những loài cây gỗ và những kiểu rừng khác nhau (Thái Văn Trừng, 1999; Nguyễn Văn Thêm, 2002). Xác định đặc tính sinh thái học và kỹ thuật trồng rừng từ những loài cây gỗ lớn và có giá trị cao về khoa học và kinh tế là một nhiệm vụ quan trọng của lâm học. Những mô hình dự đoán tăng trưởng của các loài cây gỗ có thể được xây dựng dựa trên mối quan hệ giữa chúng với các yếu tố khí hậu. Tuy vậy, để đạt mục đích này, lâm học cần phải hiểu rõ những mối quan hệ giữa tăng trưởng của các loài cây gỗ với các yếu tố khí hậu (Fritts, 1976; Cook, 1987, 1990; Kimmins, 1998).

Tăng trưởng bề rộng vòng năm của cây gỗ là dấu hiệu rõ nét về ảnh hưởng của tuổi, khí hậu và những yếu tố môi trường khác (địa hình, đất, sinh vật, con người…). Vì thế, nhiều nhà nghiên cứu (Fritts, 1965, 1971, 1974, 1976; Bitvinskas, 1974; Cook, 1987, 1990) đã sử dụng phương pháp niên đại thực vật và khí hậu thực vật để xác định niên đại của các lớp vòng năm và ảnh hưởng của những yếu tố khí hậu đến sinh trưởng của các loài cây gỗ. Hai phương pháp này cũng đã được sử dụng để xác định đặc điểm vật hậu, kết cấu loài cây gỗ, biến động hàm lượng các bon trong tăng trưởng vòng năm và khôi phục biến động của những yếu tố khí hậu trong quá khứ (Briffa và Jones, 1990; Cook và Kairiukstis, 1990; Yadav và 2 Bhattacharyya, 1996). Ở Việt Nam, phương pháp niên đại thực vật và khí hậu thực vật đã được ứng dụng để xác định ảnh hưởng của khí hậu đến sinh trưởng của Thông ba lá (Pinus keysiya ex Gordon) (Nguyễn Văn Thêm, 2003; Phạm Trọng Nhân và ctv, 2011), Du sam (Nguyễn Văn Nhẫn, 2011; 2012) và Bạch tùng (Nguyễn Văn Thêm, 2012).

Kiểu rừng hỗn giao cây lá rộng và lá kim, hơi ẩm, á nhiệt đới núi thấp (Rkh) thuộc tỉnh Lâm Đồng được hình thành bởi nhiều loài cây gỗ khác nhau. Trong kiều rừng này, Du sam (Keteleeria evelyniana Masters), Bạch tùng (Dacrycarpus imbricatus (Blume) de Laub) và Đỉnh tùng (Cephalotaxus mannii Hook.) là những loài cây gỗ quý, hiếm và có giá trị cao về kinh tế. Tại Lâm Đồng, ba loài cây gỗ này bắt gặp nhiều ở rừng tự nhiên tại huyện Lạc Dương, Đơn Dương, Di Linh, Đức Trọng và Bidoup Núi Bà. Theo tiêu chuẩn phân hạng những loài nguy cấp của Liên minh bảo tồn thiên nhiên quốc tế (IUCN, 2001), Du sam và Bạch tùng thuộc nhóm loài rất nguy cấp (VU A1cd), còn Đỉnh tùng thuộc nhóm loài nguy cấp (EN C2a) (Nguyễn Hoàng Nghĩa, 1999).

Theo Nghị định số 32/2006/NĐ-CP của Thủ tướng chính phủ, ba loài cây gỗ này đã được xếp vào nhóm IIA và cấp V của Sách đỏ Việt Nam (Nguyễn Đức Tố Lưu và Philip Ian Thomas, 2004; Nguyễn Tiến Hiệp và ctv, 2005). Để bảo tồn và phát triển ba loài cây gỗ này, lâm học cần phải hiểu rõ những đặc tính sinh thái, kỹ thuật trồng và nuôi dưỡng chúng. Trước đây đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của khí hậu đến tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam (Nguyễn Văn Nhẫn, 2012) và Bạch tùng (Nguyễn Văn Thêm, 2012). Tuy vậy, những nghiên cứu này vẫn chưa làm sáng tỏ vai trò của những yếu tố khí hậu đối với sinh trưởng của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng.

Những nghiên cứu này cũng chưa xây dựng được những mô hình dự đoán tăng trưởng của ba loài cây gỗ này dựa theo biến động của các yếu tố khí hậu. Vì thế, cho đến nay lâm học vẫn chưa hiểu rõ mối quan hệ giữa sinh trưởng của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng với các yếu tố khí hậu và những yếu tố môi trường khác. Bởi vì ba loài cây gỗ này có kích thước lớn, tuổi thọ cao và vòng năm biểu hiện rất rõ ràng, nên chúng là những loài 3 cây gỗ thích hợp để phân tích mối quan hệ giữa tăng trưởng bề rộng vòng năm với khí hậu và những yếu tố môi trường khác. Xuất phát từ những vấn đề đặt ra trên đây, nghiên cứu này sử dụng phương pháp niên đại thực vật và khí hậu thực vật để xác định thời gian hình thành các vòng năm và phân tích phản ứng tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng với biến động của những yếu tố khí hậu ở khu vực Đức Trọng và Đà Lạt thuộc tỉnh Lâm Đồng.

Từ những mối liên hệ này, xây dựng những mô hình dự đoán sinh trưởng của ba loài cây gỗ này dựa theo những yếu tố khí hậu. Mục tiêu nghiên cứu 2. Mục tiêu tổng quát Xác định mối quan hệ giữa tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng với biến động của những yếu tố khí hậu. Mục tiêu cụ thể (1) Phân tích những đặc trưng khí hậu để làm cơ sở cho việc phân cấp chế độ khô ẩm ở khu vực nghiên cứu.

(2) Xác định những tháng mà điều kiện khí hậu có ảnh hưởng rõ rệt đến tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng. (3) Phân tích ảnh hưởng của khí hậu đến tăng trưởng của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng trong những điều kiện môi trường khác nhau. (4) Xây dựng những mô hình dự đoán tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng theo những yếu tố khí hậu. Đối tƣợng và vị trí nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là quần thể Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng.

Ba quần thể này mọc tự nhiên trong kiểu Rkh. Địa điểm nghiên cứu được đặt tại khu vực Đức Trọng và Đà Lạt thuộc tỉnh Lâm Đồng. Tọa độ địa lý: 108022’13’’ - 108030’24’’ kinh độ Đông; 11046’15’’ - 11055’27’’ vĩ độ Bắc. Độ cao địa hình từ 1.700 m so với mặt nước biển.

Đất vàng đỏ phát triển trên đá granit. Khu vực nghiên cứu có khí hậu ôn hòa núi cao. Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm là 180C, cao nhất 18,90C, thấp nhất là 16,90C. Lượng mưa trung bình năm là 1.823 4 mm, cao nhất 2.357 mm, thấp nhất 1.

Độ ẩm không khí trung bình là 84%, cao nhất 88%, thấp nhất 80%. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của đề tài là biến động bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng trong mối quan hệ với biến động của 6 yếu tố khí hậu: nhiệt độ không khí trung bình tháng (T, 0C); tổng lượng mưa tháng (M, mm); độ ẩm không khí trung bình tháng (Rh%); tổng số giờ nắng trong tháng (N, giờ); tổng lượng nước bốc hơi trong tháng (P, mm) và hệ số thủy nhiệt trong tháng (K). Địa điểm nghiên cứu được đặt tại khu vực Đà Lạt và Đức Trọng thuộc tỉnh lâm Đồng. Thời gian nghiên cứu từ năm 2013 – 2016.

Ý nghĩa của đề tài Về lý luận, nghiên cứu này cung cấp những căn cứ khoa học để xác định đặc tính sinh thái của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng. Về thực tiễn, nghiên cứu này cung cấp những hàm dự đoán tăng trưởng và một số căn cứ khoa học để xây dựng những biện pháp lâm sinh và bảo tồn Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng. Những điểm mới của luận án Luận án đã xây dựng ba chuỗi chỉ số bề rộng vòng năm chuẩn hóa đối với Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng ở khu vực Đức Trọng và Đà Lạt thuộc tỉnh Lâm Đồng. Luận án đã chỉ ra rằng ba yếu tố khí hậu kiểm soát chặt chẽ tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam là nhiệt độ không khí vào tháng 4, lượng mưa vào tháng 5 và lượng nước bốc hơi vào tháng 10.

Sự nâng cao nhiệt độ không khí vào tháng 4 có ảnh hưởng xấu đối với tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam. Trái lại, sự nâng cao lượng mưa vào tháng 5 và lượng nước bốc hơi vào tháng 10 là điều kiện tốt đối với tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam. Ba yếu tố khí hậu kiểm soát chặt chẽ tăng trưởng bề rộng vòng năm của Bạch tùng là lượng mưa vào tháng 11, số giờ nắng vào tháng 1 và tháng 4. Sự nâng cao của ba yếu tố này đều dẫn đến ảnh hưởng xấu đối với tăng trưởng bề rộng vòng năm của Bạch tùng.

Ba yếu tố khí hậu kiểm soát chặt chẽ tăng trưởng bề rộng vòng năm của Đỉnh tùng là lượng mưa 5 vào tháng 1, nhiệt độ không khí trung bình vào tháng 1 – 4 và số giờ nắng vào tháng 11. Sự nâng cao lượng mưa vào tháng 1 và nhiệt độ không khí trung bình vào tháng 1 – 4 là điều kiện xấu đối với tăng trưởng bề rộng vòng năm của Đỉnh tùng. Trái lại, nắng nhiều vào tháng 11 là điều kiện tốt đối với tăng trưởng bề rộng vòng năm của Đỉnh tùng. Luận án đã chỉ ra rằng độ cao địa hình có ảnh hưởng đến phản ứng của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng với khí hậu.

Khi sống ở độ cao 1.600 m so với mặt nước biển, cả ba loài cây gỗ này phản ứng với sự thay đổi của các yếu tố khí hậu rõ rệt hơn so với độ cao dưới 1. Luận án đã xây dựng ba mô hình ước lượng tăng trưởng bề rộng vòng năm của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng dựa trên biến động của những yếu tố khí hậu. 6 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1. Đặc điểm phân loại và sinh thái của Du sam, Bạch tùng và Đỉnh tùng 1.

Đặc điểm phân loại và sinh thái của Du sam Du sam (Keteleeria evelyniana Masters) thuộc chi Du sam của họ Thông (Pinaceae). Du sam là cây gỗ lớn, chiều cao đạt tới 40 m, đường kính ngang ngực đạt tới gần 200 cm. Vỏ thân màu xám nâu, nứt dọc, cành non màu vàng nhạt hoặc màu tro. Tán hình gần tròn hoặc tròn.