Đặt vấn đề Như chúng ta đã biết, rừng là tài nguyên quý báu của đất nước, có khả năng tái tạo, là bộ phận quan trọng của môi trường sinh thái, có giá trị to lớn đối với nền kinh tế quốc dân, gắn liền với đời sống của nhân dân và sự sống còn của dân tộc. Hiện nay, do nhiều nguyên nhân khác nhau đã làm cho nguồn tài nguyên đa dạng sinh học của Việt Nam hiện nay đã và đang suy giảm nghiêm trọng. Quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng, một diện tích đất rừng không nhỏ đã được chuyển đổi mục đích sử dụng để xây dựng các công trình nhà cửa, xí nghiệp, đường xá, khu vui chơi… Bên cạnh đó, nạn phá rừng làm nương rẫy, khai thác gỗ, củi và các nguồn tài nguyên khác vẫn thường xuyên xảy ra. Phá hủy nhiều hệ sinh thái và môi trường sống, nhiều taxon loài và dưới loài đang đứng trước nguy cơ bị tuyệt chủng trong một tương lai gần.
Nếu không có biện pháp ngăn chặn kịp thời thì trong những năm tới, nguồn tài nguyên rừng sẽ bị suy giảm và cạn kiệt. Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề bảo tồn đa dạng sinh học, chính phủ Việt Nam đã quan tâm và tiến hành công tác bảo tồn từ khá sớm. Hai hình thức bảo tồn đa dạng sinh học phổ biến được áp dụng ở Việt Nam là: Bảo tồn nội vi hay nguyên vị (Insitu conservation) và bảo tồn ngoại vi hay chuyển vị (Exsitu conservation) tại 128 khu bảo tồn trên cả nước cùng với việc đề ra những biện pháp, chính sách kèm theo nhằm bảo vệ tốt hơn tài nguyên đa dạng sinh học của đất nước thể hiện sự quan tâm của Chính phủ trong vấn đề bảo tồn đa dạng sinh học. Loài Thiết sam giả lá ngắn (Pseudotsuga brevifolia W.Fu, 1975) là một trong số 33 loài cây lá kim bản địa ở Việt Nam, có phân n 2 bố tự nhiên hiện còn sót lại ở vùng núi đá vôi huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng.
Đây là loại gỗ nhỡ, gỗ đẹp và bền, thường mọc trên các đỉnh núi đá vôi có độ cao từ 500 – 1500m so với mặt nước biển. Loài này mang nhiều ý nghĩa về sinh thái, giá trị thương mại, giá trị sử dụng, giá trị văn hóa cảnh quan. Hiện nay vùng phân bố tự nhiên bị thu hẹp nhanh chóng và một số cá thể trưởng thành của loài bị giảm sút nghiêm trọng do nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là do khai thác gỗ vì mục đích thương mại và xây dựng, làm hàng mỹ nghệ, điều kiện hoàn cảnh sống thay đổi, quần thể bị chia cắt, khả năng tái sinh kém. Vì vậy, loài này đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng.
Cần phải có ngay biện pháp kịp thời để bảo tồn và hướng tới phát triển nhân rộng loài cây gỗ quý, hiếm ở vùng núi đá vôi. [1] Thiết sam giả lá ngắn được đề nghị loài bổ sung 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. Những nghiên cứu về Thiết sam giả lá ngắn trên núi đá vôi ở nước ta còn nhiều hạn chế, các nghiên cứu mới chỉ tập trung vào việc sơ bộ mô tả đặc điểm hình thái, sinh thái, những thông tin về khả năng tái sinh ngoài tự nhiên còn rất ít.
[1] Để bảo tồn loài quý hiếm này cần thiết phải có những nghiên cứu sâu về đặc điểm hình thái, sinh thái học và vật hậu. Vì vậy việc nghiên cứu về vấn đề này là hết sức cần thiết, góp phần giải quyết các các vấn đề đang đặt ra cho bảo tồn một loài quý hiếm, đặc hữu, có giá trị về nhiều mặt nhưng đang đứng trước nguy cơ bị xâm hại và tuyệt chủng. Trước thực tiễn như vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu đặc điểm lâm học của loài Thiết sam giả lá ngắn (Pseudotsuga brevifolia W.Fu, 1975) tại huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng”. Mục đích Nghiên cứu một số đặc điểm hình thái, sinh thái và vật hậu của loài Thiết sam giả lá ngắn (Pseudotsuga brevifolia W.Fu, 1975) làm cơ sở đề xuất giải pháp bảo tồn nguồn gen thực vật hiếm ở huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng.
Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu đặc điểm hình thái và vật hậu loài Thiết sam giả lá ngắn. - Nghiên cứu đặc điểm phân bố và sinh thái loài Thiết sam giả lá ngắn. - Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc lâm phần nơi có loài Thiết sam giả lá ngắn phân bố. - Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên loài Thiết sam giả lá ngắn.
- Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh trong gây trồng. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu Góp phần củng cố phương pháp nghiên cứu khoa học cho sinh viên, giúp sinh viên vận dụng những kiến thức đã học trong trường vào công tác nghiên cứu khoa học và thực tiễn sản xuất lâm nghiệp một cách có hiệu quả. Sinh viên có khả năng lập kế hoach nghiên cứu hợp lý phân tích và đánh giá kết quả.
Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu đặc điểm sinh lý, sinh thái loài Thiết sam giả lá ngắn (Pseudotsuga brevifolia W.Fu, 1975) tại huyện Nguyên Bình, tỉnh Cao Bằng để chúng ta hiểu rõ về đặc điểm hình thái, sinh lý của cây, quá trình sinh trưởng, phát triển, mức độ tái sinh và các nhân tố ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của loài nhằm có giải pháp bảo tồn, khai thác và sử dụng bền vững nguồn gen quý hiếm này. n 4 Phần 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 2. Nghiên cứu đặc điểm sinh lý Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về sinh lý thực vật nói chung và đặc điểm sinh lý của cây rừng nói riêng.
Ánh sáng vô cùng quan trọng đối với quá trình sinh lý của thực vật, đặc biệt là quá trình quang hợp. Quá trình quang hợp của cây rừng có thể tiến hành ngay cả trong điều kiện ánh sáng có cường độ rất thấp. Tuy nhiên, khi cường độ ánh sáng quá thấp, quang hợp diễn ra rất chậm. Dựa vào yêu cầu về cường độ ánh sáng đối với quang hợp người ta chia ra các cây ưa sáng và các cây chịu bóng.
Cây chịu bóng có điểm bù ánh sáng khoảng 0,2 - 0,5 Klux, điểm bão hoà ánh sáng khoảng 5 - 10 Klux, cây ưa sáng có điểm bù ánh sáng từ 1 - 2 Klux, điểm bão hoà ánh sáng khoảng 30 - 80 Klux. Đối với cùng một loài cây, lá bị che bóng có điểm bù ánh sáng thấp hơn lá ở ngoài sáng. Dẫn theo Hoàng Minh Tấn và các tác giả (2000), Sinh lý thực vật, Nhà xuất bản Nông Nghiệp, Hà Nội [4]. Nhiệt độ ảnh hưởng khá mạnh đến sinh trưởng của cây.
Giới hạn nhiệt độ mà cây có thể sinh trưởng được khá rộng đối với các cây khác nhau. Nhiệt độ có liên hệ mật thiết với bức xạ, sự phân bố của nhiệt độ ở các khu vực khác nhau có khác nhau. Các chức năng sinh lý cũng chịu ảnh hưởng lớn đối với nhiệt độ. Cây muốn quang hợp được tốt cần có một nhiệt độ thích hợp.
Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều ảnh hưởng xấu đến chức năng sinh lý của cây. Khi nhiệt độ tăng lên thì cường độ quang hợp cũng tăng dần và đạt cực đại, đồng thời cường độ hô hấp tăng sẽ làm giảm hiệu suất quang hợp. Đối với cây C4 hiệu suất quang hợp tối ưu trong khoảng 35 - 400C, đối với cây C3 n 5 ở những vùng nóng hiệu suất quang hợp tối ưu trong khoảng 20 - 300C. Dẫn theo Hoàng Minh Tấn và các tác giả (2000), Sinh lý thực vật, Nhà xuất bản Nông Nghiệp, Hà Nội [4].
Nước là nhân tố quan trọng nhất đối với tất cả các cơ thể sống trên Trái Đất. Nước được xem như là một thành phần quan trọng xây dựng nên cơ thể thực vật. Chỉ cần giảm chút ít hàm lượng nước trong tế bào đã gây ra sự kìm hãm đáng kể những chức năng sinh lý quan trọng như quang hợp, hô hấp và do đó ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây. Để đảm bảo cho lá quang hợp và hút CO2 cần có sự tiếp xúc trực tiếp của những mô mỏng, mô mềm của tế bào và khoảng gian bào với không khí bên ngoài.
Điều đó gây ra sự thiếu nước của thực vật. Đối với cây rừng sống ở núi cao, độ dốc lớn, lượng nước giữ lại trong đất giảm và thay đổi theo địa hình khác nhau. Cho nên cây muốn tồn tại, sinh trưởng và phát triển tốt phải có khả năng giữ nước tốt.Rakhmania khi nghiên cứu quá trình quang hợp và chế độ nước của cây vùng núi cao Tadjikistan nhận thấy rằng sự thay đổi bộ máy quang hợp thích nghi với vùng sinh thái. Quá trình quang hợp và chế độ nước của cây thay đổi không chỉ do điều kiện ngoại cảnh mà còn phụ thuộc vào điều kiện sinh thái của cây.
Những cây nghèo dinh dưỡng cường độ quang hợp tăng, còn những cây ở vùng ôn đới thì ngược lại, cường độ quang hợp giảm. Dẫn theo Phan Nguyên Hồng, Vũ Văn Dũng (1978), Sinh thái thực vật, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội [10]. Một số nghiên cứu cho thấy đa số cây rừng sinh trưởng thuận lợi khi có lượng mưa bình quân năm vào khoảng 1. Tuy nhiên, nếu lượng mưa chỉ vào khoảng 1.500mm lại được phân bố đều trong năm thì cây rừng vẫn có khả năng sinh trưởng tốt.
Dẫn theo Phan Nguyên Hồng, Vũ Văn Dũng (1978), Sinh thái thực vật, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội [10]. n 6 Nhiều nghiên cứu cho thấy lượng nước liên kết và lượng nước tự do giảm xuống khi ẩm độ đất thấp.Burkina do Retinov cho thấy lượng nước liên kết tăng lên khi nhiệt độ của đất giảm đi là do sự tăng lượng nước liên kết thẩm thấu. Lượng nước liên kết tăng lên là do áp suất thẩm thấu của dịch tế bào tăng lên.Alekexeiev đã nhận xét rằng nước liên kết tăng lên khi đất không đủ ẩm, xẩy ra chủ yếu do sự tăng lượng nước liên kết thẩm thấu. Dẫn theo Đoàn Văn Chung và cộng sự (1982), Sổ tay phân tích đất, nước, phân bón cây trồng, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội [2].
Diệp lục là sắc tố quang hợp quan trọng nhất, ở thực vật thượng đẳng có hai loại diệp lục a và b. Diệp lục hấp thu ánh sáng có chọn lọc. Hai vùng đỏ và lam tím là vùng diệp lục hấp thu mạnh nhất.