ĐẶT VẤN ĐỀ Vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng (VQG Cúc Phƣơng) là một khu bảo tồn thiên nhiên, khu rừng đặc dụng nằm trên địa phận ranh giới 3 khu vực Tây Bắc, châu thổ sông Hồng và Bắc Trung Bộ thuộc ba t nh: Ninh Bình, Hòa Bình, Thanh Hóa.000 ha, VQG Cúc Phƣơng đƣợc bao quanh bởi các dãy núi đá vôi có độ cao lên tới 648 m. VQG Cúc Phƣơng có một khu hệ thực vật cực kỳ phong phú đa dạng mang đặc trƣng rừng mƣa nhiệt đới, đƣợc xác định là một trong bảy Trung tâm Đa dạng Thực vật của Việt Nam (Davis et al. 1995) và là nơi có nhiều cây gỗ lớn nhƣ Chò xanh Terminalia myriocarpa, Chò ch Shorea sinensis và Đăng Tetrameles nudiflora (Nguyen Nghia Thin, 1997). Đa dạng loài cây gỗ là thành phần cơ bản của đa dạng sinh học rừng nhiệt đới bởi vì cây gỗ cung cấp tài nguyên và môi trƣờng sống cho hầu hết các loài trong rừng.
Đa dạng loài cây trong rừng nhiệt đới khác nhau phụ thuộc vào sinh thái địa lý, môi trƣờng sống và xáo trộn rừng. Nguyên nhân gây ra xáo trộn rừng có thể là do tự nhiên (cây chết hay đổ) và do con ngƣời (khai thác gỗ hay lâm sản ngoài gỗ). Mặc dù đƣợc bảo vệ nghiêm ngặt nhƣng các quá trình diễn thế sinh thái vẫn đang diễn ra ở rừng tự nhiên ở vùng lõi của VQG Cúc Phƣơng. Để tìm hiểu về xáo trộn và diễn thế rừng nhằm có cơ sở khoa học cho đề xuất các giải pháp bảo tồn, phục hồi và phát triển rừng, chúng tôi thực hiện luận văn: “Đặc điểm cấu trúc loài cây gỗ trên hai trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh ở VQG Cúc Phương, Ninh Bình ''.
Trong đó, so sánh và đánh giá về tính đa dạng, thành phần và cấu trúc trên hai trạng thái rừng nguyên sinh và thứ sinh để tìm hiểu các quy luật diễn thế và đánh giá ảnh hƣởng của xáo trộn rừng đến tính bền vững của hệ sinh thái rừng, đồng thời làm căn cứ khoa học cho việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm phục hồi và phát triển bền vững tài nguyên rừng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới 1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là sự sắp xếp, tổ hợp các thành phần của quần xã thực vật rừng theo không gian và thời gian.
Hệ sinh thái rừng, đặc biệt là các hệ sinh thái rừng tự nhiên nhiệt đới là những hệ sinh thái có cấu trúc cầu kỳ và phức tạp nhất trên trái đất. Bởi vậy, những nghiên cứu về cấu trúc rừng luôn là những thách thức đối với các nhà khoa học lâm nghiệp.N (1964) [1], đã nghiên cứu về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mƣa, tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh đƣợc áp dụng vào từng rừng mƣa tự nhiên.Tác giả Catinot R(1965) [2], đã nghiên cứu các nhân tố cấu trúc sinh thái thông qua mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiếu. Đồng thời biểu diễn cấu trúc sinh thái rừng bằng phẫu đồ rừng Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu có nhiều tác giả đã sử dụng các công thức và hàm toán học để mô hình hoá cấu trúc rừng, xác định mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc của rừng. Các ch số đa dạng loài thƣờng đƣợc sử dụng để đánh giá và so sánh mức độ đa dạng thực vật của các trạng thái rừng.
Cao (1997) [16], đã sử dụng các ch số đa dạng Shannon-Wiener's H‘, Simpson's index d‘, Fisher's và ch số cân bằng E khi so sánh các trạng thái rừng trên núi, nhiệt đới lá rộng thƣờng xanh và gió mùa trên núi đá vôi ở Xishuangbanna Trung Quốc. Kết quả cho thấy rừng nhiệt đới mƣa mùa có mức độ đa dạng loài cao nhất. Các loài ƣu thế chủ yếu tập trung ở tầng vƣợt tán. Các loài cây có ít cá thể thƣờng quan hệ chặt với đa dạng loài cây của các trạng thái rừng.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nghiên cứu quan hệ không gian của cây rừng Một câu hỏi trọng tâm trong nghiên cứu sinh thái rừng là làm thế nào để hiểu đƣợc các quá trình và cơ chế đã điều ch nh sự chung sống của loài và cấu trúc quần xã thực vật, đặc biệt là ở các phạm vi không gian khác nhau. Những vấn đề liên quan đã đƣợc xem xét trong rất nhiều nghiên cứu. Getzin (2008) [18], đã nhấn mạnh ảnh hƣởng của các yếu tố nội sinh và ngoại sinh đến phân bố không gian và thời gian của các loài cây.
Các nghiên cứu khác đã điều tra tƣơng tác cùng loài và khác loài, phát tán hạn chế, sự phụ thuộc mật độ chiều nghịch, hay ổ sinh thái nhấn mạnh rằng mô hình không gian của cây có thể đƣợc giải thích bởi ảnh hƣởng của môi trƣờng sống không đồng nhất và các trạng thái cân bằng của các loài phụ thuộc vào khả năng phát tán và cạnh tranh (Wright 2002) [23]. Nghiên cứu quan hệ không gian của cây thƣờng gặp khó khăn khi môi trƣờng sống không đồng nhất ở những phạm vi lớn (Getzin et al. Khi đó, những yếu tố môi trƣờng không đồng nhất nhƣ đá lộ đầu, dinh dƣỡng và độ ẩm đất, độ tàn che,.làm cho khó phân biệt tƣơng tác trực tiếp giữa các cây với nhau nhƣ cạnh tranh hay tƣơng hỗ (Wright 2002) [23]. Những nghiên cứu trƣớc đây ch ra rằng tƣơng tác trực tiếp cây-cây xảy ra ở khoảng cách ≤ 30 m (Hubbell et al.
2001 [20]; Uriarte et al. Môi trƣờng sống không đồng nhất làm phức tạp hơn việc phân tích mô hình không gian bởi vì nó làm xáo trộn ảnh hƣởng của các yếu tố vô sinh và hữu sinh. Phát tán hạn chế đƣợc coi là cơ chế tiềm năng cho việc tách các loài cây trong không gian và làm giảm tính cạnh tranh loại bỏ. Bên cạnh đó, phân bố dạng đám mảng của cây cũng là do sự môi trƣờng sinh thái thích hợp ở những nơi mà các quá trình sinh thái và nguồn tài nguyên hạn chế có thể tác động đến phân bố không gian một cách đồng thời (Getzin et al.
Phân bố dạng cụm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 của một loài có thể do phát tán hạn chế hoặc môi trƣờng sống không đồng nhất hoặc cả hai yếu tố này. Trong các nghiên cứu về rừng mƣa nhiệt đới, đã có rất nhiều các giả thuyết đƣợc đề xuất để giải thích cho sự chung sống của các loài cây (Wright 2002)[23]. Giả thuyết Janzen-Connell giải thích rằng cây bổ sung ở xa cây mẹ sẽ tránh đƣợc tác hại của các sinh vật gây hại sống quanh cây mẹ (Janzen 1970). Nhƣ vậy, những loài cây có môi trƣờng sống tƣơng tự nhƣng sức chống chịu sinh vật gây hại khác nhau sẽ đƣợc hƣởng lợi dể mở rộng vùng phân bố.
Đƣợc mở rộng từ giả thuyết Janzen-Connell, giả thuyết bảo vệ nhóm loài (species herd protection) cho rằng nhiều loài khác nhau cùng chung sống sẽ hạn chế ảnh hƣởng của các sinh vật gây hại (Peters 2003) [21]. Vì thế, quan hệ tƣơng hỗ có thể đƣợc duy trì cả trong trƣờng hợp các loài có quan hệ cạnh tranh. Lý thuyết trung lập (Neutral theory) cho rằng tất cả các cá thể cây không phân biệt khác loài đều bình đẳng trong các quá trình sinh sản, sinh trƣởng và chết (Hubbell 2005) [19]. Uriarte et al.
(2004) [22], khi nghiên cứu rừng mƣa nhiệt đới ở đảo Barro Colorado, Panama đã tìm ra những bằng chứng ủng hộ cho lý thuyết này. Nhƣng Chave (2004) [17], cho rằng lý thuyết này ch đúng trong một số trƣờng hợp hạn chế. Rõ ràng là không phải tất cả các loài đều tƣơng đƣơng nhau về sinh thái. Lý thuyết phù hợp (niche theory) giả thuyết rằng sự phối hợp trong không gian và biến động môi trƣờng sống sẽ đƣợc thể hiện thông qua hình thái học, sinh lý học và đặc điểm các giai đoạn sống của mỗi loài (Peters 2003) [21].
Trong rừng mƣa nhiệt đới, nơi có đa dạng loài cao và mật độ mỗi loài thấp, thì tƣơng tác cùng loài và khác loài sẽ diễn ra phức tạp hơn các kiểu rừng khác. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ở Việt Nam Rừng tự nhiên Việt Nam thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa dạng về thành phần loài, phức tạp về cấu trúc. Vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng đã đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu, đặc biệt trong những năm gần đây vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên đƣợc nhiều nhà nghiên cứu lâm nghiệp trong và ngoài nƣớc quan tâm hơn.
Nghiên cứu về cấu trúc rừng Theo Phùng Ngọc Lan (1986) [10], cấu trúc rừng là khái niệm dùng đề ch quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian trên quan điểm sản lƣợng rừng, cấu trúc rừng là sự phân bố kích thƣớc của loài và cá thể trên diện tích rừng. Nguyễn Thị Thu Hiền, Trần Thị Thu Hà (2014) [7], khi nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thƣờng xanh tại Vƣờn quốc gia Vũ Quang – Hà Tĩnh cho thấy tổng giá trị về ch số quan trọng (IV%) của tổ hợp loài ƣu thế ở 6 ô tiêu chuẩn định vị có biến động rất lớn từ 11,9% đến 48,4%. Ch số IV% của các loài ƣu thế chƣa cao. Phân bố N/D đƣợc mô phỏng tốt bằng hàm khoảng cách, đƣờng cong phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính có dạng giảm.
Phùng Văn Khang (2014) [9], khi nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng kín thƣờng xanh hơi ẩm nhiệt đới ở khu vực mã Đà t nh Đồng Nai cho thấy phân bố N/D của ba trạng thái nghiên cứu IIB, IIIA2 và IIIA3 đều có dạng phân bố giảm, phân bố N/H đều dạng một đ nh lệch trái, phân bố liên tục. Trần Ngũ Phƣơng và cộng tác viên (1970) [12], công bố kết quả “Bước đầu nghiên cứu rừng miền Bắc Việt Nam” trên cơ sở nghiên cứu và phân tích các nhân tố sinh thái phát sinh cũng nhƣ vùng địa lý khác nhau, tác giả cũng đi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 đến kết luận và phân tích các kiểu rừng ở miền Bắc Việt Nam cũng nhƣ rừng ở Việt Nam nói chung. Nguyễn Văn Hồng (2010) [8], khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên tại BQL rừng đặc dụng Hƣơng Sơn, Hà Tĩnh đƣa ra kết luận ở các trạng thái IIIA1 mật độ tƣơng đối thƣa (480 cây/ha), phân bố không đều, độ tàn che đạt 0. Trạng thái IIB độ tàn che 0,41, mật độ thấp 390 cây/ha chủ yếu là cây ƣa sáng.