Đặt vấn đề Rừng là lá phổi xanh của nhân loại, rừng đóng vai trò hết sức quan trọng đối với con người, rừng có thể điều hòa khí hậu, giảm thiên tai, bão lụt, hiệu ứng nhà kính. là nơi trú ẩn của động vật, làm thức ăn cho động vật và con người. Đặc biệt các loài thực vật rừng còn có vai trò đặc biệt quan trọng đối với đời sống con người như: cung cấp các nguyên liệu cho xây dựng, các nghành công, nông nghiệp, cho các chất tinh dầu, chất béo, làm thuốc, làm cảnh và nhiều tác dụng khác. Vai trò của rừng là rất to lớn, thế nhưng trong những năm vừa qua diện tích rừng tự nhiên của chúng ta ngày càng bị giảm sút cả về số lượng và chất lượng.
Do quá trình đô thị hóa diễn ra một cách nhanh chóng, các nghành công nghiệp phát triển mạnh. Các công trình xây dựng chiếm một phần không nhỏ diện tích đất nông nghiệp và đất rừng. Bên cạnh đó nạn khai thac gỗ và các loại lâm sản khác vẫn diễn ra thường xuyên nhiều loài sinh vật có nguy cơ tuyệt chủng, đặc biệt là các loài quý hiếm nếu không có biện pháp kịp thời trong tương lai nguồn tài nguyên rừng sẽ bị cạn kiệt. Thiết sam giả lá ngắn (Pseudotsuga brevifolia W.Fu, 1975), theo sách “Thông Việt Nam: Nghiên cứu hiện trạng bảo tồn năm 2004” thì Thiết sam giả lá ngắn là 1 trong số 33 loài Thông của Việt Nam được xếp vào danh sách các loài bị đe dọa tuyệt chủng ở mức độ quốc gia và quốc tế.
Trên thế giới, Thiết sam giả lá ngắn gặp ở các vùng núi đá vôi của hai tỉnh Quảng Đông và Quảng Tây. Ở Việt Nam, kết quả điều tra nhiều năm cho thấy, Thiết sam giả lá ngắn được phân bố trên núi đá vôi của các tỉnh Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Lạng Sơn ở độ cao từ 500 đến 1500 m so với mực nước biển. Loài này mang nhiều ý nghĩa về sinh thái, giá trị thương n 2 mại, giá trị sử dụng, giá trị văn hóa cảnh quan. Hiện nay vùng phân bố đang bị thu hẹp dần, số lượng cá thể loài còn lại rất ít do con người khai thác vì mục đích thương mại, làm đồ thủ công mỹ nghệ, khả năng tái sinh trong tự nhiên kém dẫn đến nguy cơ bị tuyệt chủng.
Thiết sam giả lá ngắn được đề nghị loài bổ xung vào danh lục các loài quý hiếm và nguy cấp theo nghị định 32/NĐ-CP/2006 nghiêm cấm khai thác và sử dụng với mục đích thương mại. Thuộc bậc VU theo sách đỏ Việt Nam 2007 và danh lục đỏ IUCN. Hiện nay ở nước ta các nghiên cứu về loài Thiết sam giả lá ngắn còn hạn chế, các nghiên cứu chỉ tập trung vào mô tả đặc điểm hình thái, sinh thái, các thông tin về khả năng tái sinh trong tự nhiên còn ít. Vậy để bảo tồn loài thiết sam giả lá ngắn cần phải nghiên cứu về đặc điểm phân bố, sinh vật học, sinh thái học, vật hậu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tái sinh.
Để làm được điều này chúng ta phải hiểu biết đấy đủ những quy luật sinh sống của quần thể Thiết sam giả lá ngắn, từ thực tế trên kết hợp với những kiến thức đã học và được sự đồng ý của Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa, sự giúp đỡ tạo điều kiện của Ban quản lý khu bảo tồn thiên nhiên Kim Hỷ huyện Na Rì tỉnh Bắc Cạn, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc quần thể loài Thiết sam giả lá ngắn (Pseudotsuga brevifolia W.Fu, 1975) tại khu bảo tồn thiên nhiên Kim Hỷ, tỉnh Bắc Kạn”. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên của quần thể loài thiết sam giả lá ngắn. Góp phần làm sáng tỏ cơ sở khoa học cho việc phục hồi và phát triển quần thể loài nêu trên. Đế xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh xúc tiến việc tái sinh, phát triển và phục hồi quần thể loài thiết sam giả lá ngắn hiệu quả hơn.
Mục tiêu nghiên cứu - Điều tra, phân tích được cấu trúc và tái sinh của loài thiết sam giả lá ngắn tại khu Bảo tồn thiên nhiên Kim Hỷ tỉnh Bắc Kạn. - Xây dựng một số biện pháp kỹ thuật xúc tiến tái sinh tự nhiên và phục hồi loài thiết sam giả lá ngắn tại địa bàn nghiên cứu. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học Thực hiện đề tài củng cố phương pháp nghiên cứu khoa học cho sinh viên, giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã được học trong trường vào công tác nghiên cứu khoa học và thực tiễn sản xuất lâm nghiệp một cách có hiệu quả.
Sau khi thực hiện đề tài này, sinh viên có khả năng lập kế hoạch nghiên cứu hợp lý, tổng hợp, phân tích và đánh giá kết quả, cũng như viết một báo cáo nghiên cứu, một phần việc quan trọng cho công việc trong tương lai. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất Nghiên cứu cấu trúc trạng thái quần thể loài thiết sam giả lá ngắn giúp chúng ta tìm hiểu được cấu trúc của loài, mức dộ đa dạng về thành phần tại địa bàn nghiên cứu. Từ đó đề ra các biện pháp tái sinh loài ở trạng thái tự nhiên bằng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.Tổng quan các vấn đề nghiên cứu Cấu trúc rừng là sự sắp xếp các thành phần tạo nên rừng, là nhân tố quan trọng.
Vì vậy, cấu trúc rừng tự nhiên được nhiều tác giả trong và ngoài nước đề cập đến từ những năm đầu của thế kỉ XX. Các công trình nghiên cứu về vấn đề này nhằm xây dựng các cơ sở khoa học phục vụ quản lý, bảo vệ, kinh doanh rừng hợp lý, có hiệu quả cao, đạt yêu cầu về kinh tế lẫn môi trường sinh thái. Những nghiên cứu về cấu trúc phát triển từ thấp đến cao bước đầu là định tính, mô tả nay chuyển sang định lượng, chính xác với sự ứng dụng của toán thống kê và tin học. Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ sinh thái bên trong của quần xã thực vật rừng từ đó có cơ sở đề xuất biện pháp kĩ thuật tác động phù hợp, song với sự đa dạng và phong phú của hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới tại Việt Nam thì vấn đề nghiên cứu cấu trúc rừng vẫn là một ẩn số đối với các nhà nghiên cứu.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2. Trên thế giới 2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng Cấu trúc rừng là hình thức thể hiện bên ngoài của những mối quan hệ bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường. Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ bên trong của quần xã, từ đó có cơ sở đề xuất biện pháp tác động phù hợp.
Nghiên cứu cấu trúc rừng, người ta chia thành ba dạng cấu trúc: cấu trúc hình thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. * Về quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3): Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính là một quy luật kết cấu cơ bản của lâm phần và đã được nhiều nhà lâm học nghiên cứu từ những năm đầu của thế kỷ 20. Để nghiên cứu mô tả quy luật này, hầu hết các tác giả đã n 5 dùng phương pháp giải tích, tìm các phương trình toán học dưới dạng nhiều phân bố xác suất khác nhau. Phải kể đến các công trình như sau: Meyer (1952), đã mô tả phân bố N/D1.3 bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục và được gọi là phương trình Meyer hay gọi là hàm Meyer.W (1952) [51] trong cuốn “Rừng mưa nhiệt đới” cũng 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.
Tiếp đó nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích để tìm phương trình của đường cong phân bố. Bally (1973) sử dụng hàm Weibull, Schiffel (theo Phạm Ngọc Giao, (1997) [10] biểu thị đường cong cộng dồn phần trăm số cây bằng đa thức bậc ba.M và Patatscase (1964), Bill và Kem k.A (1964) đã tiếp cận phân bố này bằng phương trình logarit chính thái.N (theo Phạm Ngọc Giao, 1997) [10] sử dụng phân bố Gamma biểu thị phân bố số cây theo đường kính lâm phần Thông ôn đới. Đặc biệt, để tăng tính mềm dẻo, một số tác giả hay dùng các hàm khác như Loetsch (1973) (theo Phạm Ngọc Giao, (1997) [10] dùng hàm Beta để nắm phân bố thực nghiệm, J.Z Docouto (1992) trong khi nghiên cứu 19 ô tiêu chuẩn với 60 loài của rừng nhiệt đới ở Maranhoo-Brazin đã dùng hàm Weibull mô phỏng phân bố N/D1. Nhiều tác giả khác dùng hàm Hepesbol, hàm Poisson, hàm Logarit chuẩn, hàm Pearson.
Nhìn chung các công trình nghiên cứu về dạng phân bố đem lại kết quả toàn diện và đa dạng nhất về quy luật kết cấu đường kính lâm phần rừng. * Về quy luật phân bố số cây theo chiều cao (N/H): Phần lớn các tác giả khi nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng đã dựa vào phân bố số cây theo chiều cao. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên là vẽ các phẫu đồ đứng với các kích thước khác nhau tuỳ theo mục đích nghiên cứu. Các phẫu đồ mang lại hình ảnh khái quát n 6 về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều thẳng đứng từ đó rút ra các nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế.
Phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu ứng dụng như: Rollet (1979), Meyer (1952), Richards. * Nghiên cứu quy luật tương quan chiều cao với đường kính thân cây (H/D1.3): Qua nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy, chiều cao tương ứng với mỗi cỡ kính cho trước luôn tăng theo tuổi đó là kết quả tự nhiên của sự sinh trưởng. Trong mỗi cỡ kính xác định ở các tuổi khác nhau, cây rừng thuộc cấp sinh truởng khác nhau, cấp sinh trưởng giảm khi tuổi các lâm phần tăng lên, dẫn đến tỷ lệ H/D tăng theo tuổi, từ đó đường cong quan hệ giữa H và D có thể thay đổi dạng và luôn dịch chuyển về phía trên khi tuổi lâm phần tăng lên. Rollet (1971), đã mô tả mối quan hệ giữa chiều cao với đường kính bằng hàm hồi quy, phân bố đường kính bằng các dạng phân bố xác suất.
Nhiều tác giả đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hóa cấu trúc đường kính loài Thông theo mô hình của Schumarcher.V (1972) (theo Phạm Ngọc Giao, 1997) [10] đã phát hiện hiện tượng này khi ông xác lập đường cong chiều cao cho các cấp tuổi khác nhau.