Luận án tiến sĩ nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh tại khu bảo tồn thiên nhiên hang kia pà cò và vườn quốc gia xuân sơn

Luận án tiến sĩ nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh tại Khu Bảo tồn Hang Kia - Pà Cò và Vườn Quốc gia Xuân Sơn.

• Tác giả: Nguyễn Tiến Dũng
• Người hướng dẫn: TS. Trần Văn Con
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Sinh thái học
• Đề tài: Nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh tại Khu Bảo tồn Thiên nhiên Hang Kia - Pà Cò và Vườn Quốc gia Xuân Sơn
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của luận án

Nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh tại Khu Bảo tồn Hang Kia - Pà Cò và Vườn Quốc gia Xuân Sơn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn thiên nhiên và quản lý tài nguyên rừng. Rừng không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu mà còn bảo vệ môi trường sinh thái, nguồn nước và đất đai. Tuy nhiên, diện tích rừng tại Việt Nam đã giảm mạnh trong nhiều thập kỷ qua, từ 14,1 triệu ha năm 1943 xuống chỉ còn 9,18 triệu ha vào năm 1990. Mặc dù đã có những nỗ lực phục hồi, chất lượng rừng tự nhiên vẫn còn thấp, dẫn đến sự suy giảm đa dạng sinh học và gia tăng thiên tai. Do đó, việc nghiên cứu động thái cấu trúc rừng là cần thiết để hiểu rõ hơn về quy luật sinh trưởng và tái sinh của rừng, từ đó đề xuất các biện pháp quản lý bền vững.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của luận án là tìm hiểu các quy luật động thái cấu trúc của rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại khu vực nghiên cứu. Cụ thể, luận án hướng đến việc xác định các đặc điểm cấu trúc và động thái của rừng tại Khu Bảo tồn Hang Kia - Pà Cò và Vườn Quốc gia Xuân Sơn. Đồng thời, nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp quản lý rừng theo hướng bền vững. Việc xác định các đặc điểm này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về hệ sinh thái rừng mà còn tạo cơ sở cho việc bảo tồn và phát triển bền vững tài nguyên rừng.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Luận án không chỉ bổ sung kiến thức về động thái cấu trúc và tính đa dạng sinh học của hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh mà còn mô phỏng được các quá trình chuyển cấp và chết tự nhiên của cây rừng. Những kết quả này có thể được ứng dụng trong việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm thúc đẩy quá trình phục hồi bền vững hệ sinh thái rừng. Việc nghiên cứu động thái cấu trúc rừng sẽ cung cấp thông tin quý giá cho các nhà quản lý rừng, giúp họ đưa ra các quyết định đúng đắn trong việc bảo tồn và phát triển tài nguyên rừng.

IV. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là các quần xã thực vật rừng tại Khu Bảo tồn Hang Kia - Pà Cò và Vườn Quốc gia Xuân Sơn. Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc thu thập số liệu từ các ô định vị, phân tích cấu trúc rừng và động thái sinh trưởng của cây. Các phương pháp xử lý thông tin và mô phỏng động thái cấu trúc rừng cũng được áp dụng để dự đoán cấu trúc rừng trong tương lai. Việc sử dụng các phương pháp khoa học hiện đại sẽ giúp nâng cao độ chính xác và tính khả thi của các kết quả nghiên cứu.

V. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy đặc điểm cấu trúc rừng tại khu vực nghiên cứu có sự đa dạng cao về loài và cấu trúc tổ thành. Động thái cấu trúc rừng được phân tích qua các chỉ tiêu như mật độ cây, chiều cao và đường kính. Các quá trình tái sinh bổ sung và chuyển cấp cũng được mô phỏng, cho thấy sự thay đổi đáng kể trong cấu trúc rừng theo thời gian. Những phát hiện này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về động thái rừng mà còn là cơ sở để đề xuất các giải pháp quản lý rừng hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của luận án. Mục tiêu nghiên cứu của luận án. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án.

Những nội dung chính của luận án. Những điểm mới của Luận án. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Nghiên cứu về động thái rừng trên thế giới.

Nghiên cứu động thái tái sinh. Nghiên cứu động thái sinh trưởng của rừng. Nghiên cứu về động thái diễn thế. Nghiên cứu về động thái rừng tại Việt Nam.

Nghiên cứu động thái tái sinh ở Việt Nam. Nghiên cứu về động thái sinh trưởng ở Việt Nam. Nghiên cứu về động thái diễn thế. Những nghiên cứu được triển khai ở khu vực KBTTN Hang Kia – Pà Cò và VQG Xuân Sơn.

Thảo luận và xác định vấn đề nghiên cứu. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đối tượng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu.

Phạm vi, giới hạn nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng và tính đa dạng loài. Nghiên cứu động thái cấu trúc tầng cây cao (Tổ thành, N/D1.

Nghiên cứu động thái tái sinh bổ sung, quá trình chuyển cấp và quá trình chết của tầng cây cao. Đề xuất ứng dụng kết quả nghiên cứu. Đề xuất một số giải pháp quản lý rừng. Phương pháp nghiên cứu.

Cơ sở phương pháp luận. Kế thừa tài liệu. Phương pháp thu thập số liệu. Các phương pháp xử lý thông tin và công cụ sử dụng.

ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU. Đặc điểm điều kiện tự nhiên. Vị trí địa lí. Địa hình, địa thế.

Địa chất và thổ nhưỡng. Điều kiện khí hậu, thuỷ văn. Đặc điểm dân sinh kinh tế, xã hội. KBTTN Hang Kia-Pà Cò.

Vườn Quốc gia Xuân Sơn. Hệ thực vật. KBTTN Hang Kia – Pà Cò. Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. Đặc điểm cấu trúc rừng tại khu vực nghiên cứu. Đặc điểm cấu trúc tổ thành và tính đa dạng. Phân bố số cây theo cấp đường kính (N/D1.

Phân bố số cây theo cấp chiều cao (N/Hvn). Động thái cấu trúc rừng. Động thái cấu trúc tổ thành. Động thái cấu trúc N/D1.

Động thái tái sinh bổ sung, chuyển cấp và quá trình chết trong lâm phần. Đặc điểm các quá trình động thái tái sinh bổ sung, chuyển cấp và quá trình chết trong lâm phần. Mô phỏng các quá trình động thái trong lâm phần. Đề xuất ứng dụng kết quả nghiên cứu.

Mô phỏng động thái cấu trúc rừng bằng phần mềm MM&S. Sử dụng các phương trình đã xác định được để mô phỏng động thái cấu trúc của lâm phần. Đề xuất một số giải pháp quản lý rừng. Đề xuất các mẫu định hướng.

Đề xuất một số biện pháp quản lý rừng tại khu vực nghiên cứu. 120 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 124 v Ký hiệu Diễn giải nội dung ∑G Tổng tiết diện ngang ∑GD>40cm Tổng tiết diện ngang của những cây có đường kính >40cm D1.3 Đường kính ngang ngực ĐHLN Đại học Lâm nghiệp ĐTQH Điều tra quy hoạch G/D1.3 Phân bố tiết diện ngang theo cấp đường kính Hvn Chiều cao vút ngọn Gbh Chu vi tại vị trí 1,3m so với mặt đất IUFRO International Union of Forest Research Organizations (Liên đoàn các Tổ chức Nghiên cứu Lâm nghiệp Quốc tế) KBTTN Khu bảo tồn thiên nhiên M Số cây chết Mk-Dk Số cây chết theo cấp đường kính Mp Tỉ lệ chết Mr Hệ số chết N Mật độ N/D1.3 Phân bố số cây theo cấp đường kính No, Nt là số cây có đường kính ngang ngực > 10 cm tại các thời điểm đo Ns Số cây sống sót Ok Số cây chuyển ra khỏi cấp kính Ok-Dk Số cây chuyển cấp theo cấp đường kính Ok-Nk Số cây chuyển cấp theo số cây tại từng cấp đường kính OTC Ô tiêu chuẩn OTCĐV Ô tiêu chuẩn định vị PTS Phó tiến sĩ QXTV Quần xã thực vật QXCG Quần xã cây gỗ R Số cây tái sinh bổ sung Rp Hệ số chuyển cấp Rr Tỉ lệ chuyển cấp VQG Vườn quốc gia vi Bảng 2.1: Mẫu biểu ghi chép số liệu điều tra tầng cây cao .2: Thông tin cơ bản về các OTCĐV .1: Thành phần thực vật bậc cao có mạch tại khu vực so với các nơi khác ở Việt Nam. Tổ thành thực vật tại khu vực nghiên cứu.

Số loài xuất hiện khi tăng diện tích OTC. Tính đa dạng thực vật tại khu vực nghiên cứu .4: Các tham số của phân bố khoảng cách tại các OTC .3 tại khu vực Hang Kia, Pà Cò .7: Tổng hợp các thông tin cơ bản của các OTC .8: Biến đổi về tổ thành tại khu vực nghiên cứu .9: Động thái cấu trúc N/D1.3 tại Hang Kia – Pà Cò .10: Động thái cấu trúc N/D1.11: Biến động về các đặc trưng cơ bản của các OTC.12 trạng thái IV ( Cò).13: Tổng hợp một số chỉ tiêu động thái trạng thái IIIA3 (tại Hang Kia - Pà Cò) .14: Tổng hợp một số chỉ tiêu động thái trạng thái IIIB (tại Xuân Sơn) .15: Tổng hợp một số chỉ tiêu động thái cho OTC HB01 .16: Tổng hợp một số chỉ tiêu động thái cho OTC HB03 .17: Tổng hợp một số chỉ tiêu động thái cho OTC HB06 .18: Tổng hợp một số chỉ tiêu động thái cho OTC XS01 .19: Tổng hợp một số chỉ tiêu động thái cho OTC XS02 .20: Tổng hợp một số chỉ tiêu động thái cho OTC XS03 .21: Kết quả thăm dò các hàm mô phỏng số cây chuyển cấp trong từng cấp đường kính (Ok – Dk) tại Hang Kia – Pà Cò trạng thái IIIA3 .22: Kết quả phân tích phương sai về sự tồn tại mối tương quan trong phương trình bậc 3 .23: Kết quả kiểm tra sự tồn tại và ước lượng các hệ số của phương trình bậc 3 .24: Dự đoán cấu trúc của lâm phần trạng thái IV trong tương lai tại Hang Kia – Pà Cò .25: Dự đoán cấu trúc của lâm phần trạng thái IIIB trong tương lai tại Xuân Sơn 114 Bảng 4.26 :Dự đoán cấu trúc của lâm phần trạng thái IIIA3 trong tương lai tại Hang Kia – Pà Cò .27: Mô hình mẫu định hướng N/D1.3 cho các trạng thái rừng .1: Sơ đồ các ô phụ trong OTC định vị .2: Sơ đồ các OTCĐV tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò .3: Sơ đồ vị trí các OTCĐV tại VQG Xuân Sơn.1: Biến đổi của số loài tại Hang Kia – Pà Cò khi diện tích OTC thay đổi .2: Biến đổi của số loài tại Xuân Sơn khi diện tích OTC thay đổi.3: Biểu đồ chỉ số đa dạng Rényi của các OTC .4: Phân bố số cây theo cấp đường kính của OTC HB01 .5: Phân bố số cây theo cấp đường kính của OTC HB03 .6: Phân bố số cây theo cấp đường kính của OTC HB06 .7: Phân bố số cây theo cấp đường kính của OTC XS01 .8: Phân bố số cây theo cấp đường kính của OTC XS02 .9: Phân bố số cây theo cấp đường kính của OTC XS03 .10: Phân bố N/Hvn tại Hang Kia - Pà Cò (OTC HB01) .11: Phân bố N/Hvn tại khu vực Xuân Sơn (OTC XS02) .12: Phân bố số cây theo tầng tán của OTC HB01 .13: Phân bố số cây theo tầng tán của OTC HB06 .14: Phân bố số cây theo tầng tán của OTC XS02 .3 của OTC HB01 .3 của OTC HB03 .3 của OTC HB06 .21: Kết quả mô phỏng mối quan hệ Ok-Dk trạng thái IIIA3 tại Hang Kia - Pà Cò .22: Mô phỏng mối quan hệ Ok-Dk trạng thái IV tại Hang Kia - Pà Cò .23: Kết quả mô phỏng mối quan hệ Ok-Dk tại Xuân Sơn .24: Mô phỏng mối quan hệ Ok-Dk tại Xuân Sơn bằng hàm bậc 3 .25: Kết quả mô phỏng mối quan hệ Mk-Dk trạng thái IIIA3 .26: Kết quả mô phỏng mối quan hệ Mk-Dk tại Xuân Sơn .27: Kết quả mô phỏng mối quan hệ Mk-Nk tại Xuân Sơn .28: Sơ đồ mô phỏng động thái cấu trúc rừng.29: Hộp thoại nạp thông tin cho yếu tố trạng thái .30: Mô hình dạng văn bản .31: Kết quả chạy mô hình với tổng số bước thời gian là 5 (tương đương 55 năm), bước thời gian là 1 (11 năm) .32: Đồ thị thời gian vẽ cho các biến “cỡ đường kính” với tỉ lệ chung cho tất cả các biến.33: Đồ thị thời gian vẽ cho các biến “số cây chết” với tỉ lệ chung .34: Dự đoán cấu trúc N/D1.3 trạng thái IV .35: Dự đoán cấu trúc G/D1.3 trạng thái IV .36: Dự đoán cấu trúc N/D1.3 trạng thái IIIB .37: Dự đoán cấu trúc G/D1.3 trạng thái IIIB .38: Dự đoán cấu trúc N/D1.3 trạng thái IIIA .39: Dự đoán cấu trúc G/D1.3 trạng thái IIIA. Tính cấp thiết của luận án Rừng là một hệ sinh thái luôn luôn vận động thông qua các quá trình sinh trưởng, tái sinh và diễn thế rất phức tạp. Rừng có vai trò quan trọng trong đời sống của con người.

Rừng điều hoà khí hậu, bảo vệ môi trường sinh thái, bảo vệ và điều hòa nguồn nước, bảo vệ đất chống xói mòn, phòng ngừa và giảm thiểu thiên tai. Tại Việt Nam, diện tích rừng có sự thay đổi rất lớn qua các thời kỳ. Năm 1943, diện tích rừng ở Việt Nam là 14,1 triệu ha (độ che phủ đạt 43%), tuy nhiên đến năm 1990 diện tích rừng suy giảm nghiêm trọng chỉ còn 9,18 triệu ha (độ che phủ đạt 27,2%), trong những năm 1980 – 1990, trung bình mỗi năm nước ta mất đi 100. Sau năm 1995 đến nay, nhờ các nỗ lực to lớn của Nhà nước và chính phủ Việt Nam, diện tích rừng đã tăng lên 11,7 triệu ha vào năm 2002 và đến năm 2019, diện tích đất có rừng toàn quốc đã đạt 14,6 triệu ha (trong đó có 13,86 triệu ha đất có rừng đủ tiêu chuẩn để tính tỉ lệ che phủ toàn quốc) với độ che phủ toàn quốc đạt 41,89% [2].

Tuy nhiên chất lượng rừng tự nhiên hiện nay còn thấp, tiếp tục suy giảm về trữ lượng gỗ và đa dạng sinh học. Chất lượng rừng suy giảm dẫn đến vai trò của rừng với đời sống con người cũng suy giảm theo, thiên tai liên tiếp xảy ra và ảnh hưởng nặng nề đến đời sống của cong người. Một trong những thách thức đặt ra đối với Việt Nam cũng như trên toàn thế giới đó là quản lý sử dụng rừng một cách bền vững. Quản lý rừng bền vững được hiểu là quá trình quản lý rừng và đất rừng theo cách thức và mức độ phù hợp để duy trì tính đa dạng sinh học, năng suất, khả năng tái sinh, sức sống của rừng và duy trì tiềm năng của rừng trong hiện tại và tương lai.