ĐẶT VẤN ĐỀ Vƣờn quốc gia Ba Vì mặc dù có diện tích nhỏ hơn so với diện tích của nhiều Vƣờn quốc gia khác trong cả nƣớc, nhƣng Vƣờn quốc gia Ba Vì có tầm quan trọng đặc biệt trong việc bảo tồn tính đa dạng sinh vật, lƣu trữ nguồn gen quí hiếm, mà nhiều khu bảo tồn thiên nhiên và Vƣờn quốc gia khác không thể thay thế đƣợc. Nằm ở vị trí thuận lợi, nơi giao lƣu của nhiều luồng thực vật, Vƣờn quốc gia Ba Vì có hệ thực vật phong phú và đa dạng, với 1209 loài thực vật bậc cao có mạch, thuộc 157 họ, 633 chi; và 668 loài dƣợc thảo đã đƣợc phát hiện. Vƣờn quốc gia Ba Vì còn nổi tiếng bởi các loài cây quí hiếm nhƣ: Bách xanh (Calocedrus marcrolepis), Thông tre (Podocarpus nerrifolius), Phỉ ba mũi (Cephalotaxus mannii), Sến mật (Maldhuca pasquieri), Giổi lá bạc, Quyết thân gỗ (Gymnosphaera gigantea), Bát giác liên (Dysosma pleiantha (Hance). Khu hệ động vật Ba Vì có 63 loài thú, 191 loài chim, 61 loài bò sát, 27 loài lƣỡng cƣ và 552 loài côn trùng đã đƣợc thống kê, trong đó có nhiều loài động vật có tên trong sách đỏ nhƣ: Cu li lớn, Chồn bạc má, Gấu ngựa, Cầy vằn, Cầy mực, Sơn dƣơng, Tê tê, Gà lôi trắng, v.
Đặc biệt ở đây có loài Sóc bay (Pertanriste pertanrista) - một loài biểu trƣng của Vƣờn quốc gia Ba Vì. Sự phong phú, đa dạng và quí hiếm của các giống loài ở Vƣờn quốc gia Ba Vì thực sự là tài nguyên quí giá, là tài sản của quốc gia. Tuy nhiên, các hoạt động sử dụng đất, khai thác tài nguyên, và đốt rừng làm nƣơng rẫy ở Vƣờn quốc gia Ba Vì, nhất là ở vùng đệm và ở phân khu phục hồi sinh thái trong quá khứ đã làm mất đi nhiều khu rừng nguyên thuỷ, làm ảnh hƣởng tới cấu trúc và đa dạng loài, làm biến đổi nguồn thức ăn và nơi cƣ trú của nhiều loài động thực vật vốn phụ thuộc chặt chẽ về mặt sinh thái rừng tự nhiên. Cho đến nay chƣa có một công trình nghiên cứu nào đƣợc thực hiện để tìm hiểu về sự thay đổi cấu trúc và đa dạng loài cây theo thời gian của hệ sinh thái rừng nơi đây.
Do vậy, nhằm góp phần bổ sung những hiểu biết về động 1 thái rừng thì việc nghiên cứu sự thay đổi của cấu trúc và đa dạng loài cây của các trạng thái rừng tại Vƣờn quốc gia Ba Vì là thực sự cần thiết. Xuất phát từ những vấn đề trên tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Thay đổi cấu trúc và đa dạng loài cây theo thời gian của trạng thái rừng IIIA1 tại Vườn quốc gia Ba Vì” nhằm góp phần bổ sung cơ sở lý luận cho viêc nghiên cứu động thái cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thƣờng xanh ở Việt Nam nói chung và Vƣờn quốc gia Ba Vì nói riêng. 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Hiện nay, nhiều quan điểm khác nhau về cấu trúc rừng đã đƣợc đƣa ra.Theo quan điểm các nhà lâm sinh, cấu trúc rừng là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các thành phần trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có tƣơng đối trong một giai đoạn phát triển nhất định của tự nhiên. Cũng đặc tính sinh thái khác nhau có thể chung sống hài hòa và đạt tới sự ổn định theo quan điểm này, Phùng Ngọc Lan (1986) cho rằng: cấu trúc rừng là một khái niệm dùng để chỉ quy luật sắp xếp tổ hợp các thành phần cấu tạo nên quần thể thực vật rừng theo không gian và thời gian.
Còn trên quanđiểm sản lƣợng, Husch(1982), cấu trúc là sự phân bố kích thƣớc của loài và cá thể trên diện tích rừng. Nhƣ vậy, có thể thấy cấu trúc lớp thảm thực vật là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, là sản phẩm của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vậtvới thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Do đó, cấu trúc phản ánh mối quan hệ giữa sinh vật với nhau và giữa sinh vật với môi trƣờng, ở đây là mối quan hệ giữa cây rừng với cây rừng và giữa cây rừng với hoàn cảnh sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc chính là hình thức bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái.
Trên quan điểm sản lƣợng thì cấu trúc rừng phản ánh sức sản xuất của rừng theo điều kiện lập địa. Cấu trúc quần xã thực vật rừng bao gồm cấu trúc tổ thành, cấu trúc tầng, cấu trúc tuổi, cấu trúc mật độ, cấu trúc đƣờng kính và chiều cao,… Nhìn chung, nghiên cứu cấu trúc đã chuyển từ mô tả định tính sang định lƣợng dƣới dạng mô hình toán học nhằm khái quát hoá các quy luật của tự nhiên, chủ yếu tập trung vào nghiên cứu quyluật phân bố, tƣơng quan của một số nhân tố điều tra. Trên thế giới Các đặc trƣng về rừng nhƣ cấu trúc, sự phân chia tầng thứ cộng với việc phản ánh cấu trúc nội tại của lâm phần là căn cứ đề xuất biện pháp lâm 3 sinh, còn là cơ sở để xây dựng phƣơng pháp điều tra và thống kê tài nguyên rừng. Vì thế trong những nghiên cứu về rừng tự nhiên thì những vấn đề này đƣợc quan tâm nhiều hơn.
Cấu trúc tổ thành Mỗi trạng thái rừng khác nhau đều có sự khác nhau tƣơng ứng về cấu trúc tổ thành.Vì vậy công việc thiết yếu và quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc rừng là nghiên cứu cấu trúc tổ thành rừng, đặc biệt là cấu trúc tổ thành rừng tự nhiên nhiệt đới. Rừng mƣa nhiệt đới với sự đa dạng và phong phú của nó đã cuốn hút nhiều nhà khoa học nghiên cứu sâu, rộng nhƣ: Richards(1952), Catinot(1965). Các tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc rừng mƣa nhiệt đới về mặt hình thái. Các tác giả đã đi sâu và biểu diễn vác cấu trúc hình thái rừng bằng phẫu diện đồ, các nhân tố cấu trúc đƣợc mô tả, phân loại theo các khái niệm: Dạng sống, tầng phiến.
Theo Richards (1952) một đặc điểm nổi bật của rừng mƣa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ.Tác giả đã phân biệt tổ thành thực vật của rừng mƣa thành hai loại, đó là rừng mƣa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp và rừng mƣa đơn ƣu có tổ thành loài cây đơn giản. Trong những điều kiện đặc biệt thì rừng mƣa đơn ƣu chỉ bao gồm vài loại cây rừng. Rừng mƣa thƣờng có nhiều tầng (thƣờng có 3 tầng, ngoại trừ tầng cây bụi và tầng cây thân cỏ). Trong rừng mƣa nhiệt đới ngoài cây gỗ lớn, cây bụi và các loài thân cỏ còn có nhiều loài câu leo đủ hình dáng và kích thƣớc cùng nhiều thực vật phụ sinh trên thân và cành cây.
Nghiên cứu về cấu trúc rừng a) Quy luật phân bố số cây theo đường kính (N/D1.3) Đây là quy luật cơ bản nhất của kết cấu lâm phần.Hầu hết các tác giả đều sử dụng hàm toán học để mô phỏng cho quy luật phân bố này. Có thể điểm qua một số công trình tiêu biểu nhƣ sau: 4 Meyer (1934), sử dụng phƣơng trình toán học có dạng đƣờng cong giảm liên tục để mô tả phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính, về sau gọi là phƣơng trình Meyer hay hàm Meyer. Naslund (1936-1937) đã xác lập luật phân bố Chiarlier kiểu A để nắn phân bố số cây theo cỡ kính của các lâm phần rừng thuần loài đều tuổi (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995) Balley (1973) đã sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đƣờng kính loài thông theo mô hình của Schumacher và Coile (dẫn theo Bùi Văn Chúc, 1995.N sử dụng phân bố Gamma để biểu thị phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính lâm phần Thông ôn đới. Loetsch (1973), đã dùng hàm Beta còn J.Z Docouto (1992), đã dùng hàm Weibull để mô phỏng phân bố N/D khi nghiên cứu rừng nhiệt đới tại Marsanhoo – Brazin.
Ngoài ra, một số tác giả sử dụng các hàm Hyperbol, họ đƣờng cong Pearson, họ đƣờng cong Poisson, hàm Charlier kiểu B,… để mô phỏng quy luật phân bố này. b) Quy luật phân bố số cây theo chiều cao (N/HVN) Quy luật phân bố số cây theo cỡ chiều cao dùng để biểu thị quy luật kết cấu lâm phần theo chiều thẳng đứng. Phƣơng pháp kinh điển đƣợc nhiều nhà khoa học sử dụng là vẽ phẫu đồ đứng mà điển hình là công trình của Richards (1952). Có nhiều dạng hàm toán học khác nhau dùng để nắn phân bố N/HVN.Việc sử dụng hàm nào tuỳ thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả, phụ thuộc vào đối tƣợng nghiên cứu cụ thể.
c) Quy luật tương quan giữa đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn(HVN - D1.3) Giữa chiều cao vút ngọn và đƣờng kính ngang ngực của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt và tuân theo quy luật: khi tuổi tăng thì 5 đƣờng kính và chiều cao tăng theo và giữa chúng tồn tại mối quan hệ theo dạng đƣờng cong. Và cùng với tuổi tăng lên thì đƣờng cong có xu hƣớng dịch chuyển lên trên Tiurin D. Ngoài ra thì độ dốc của đƣờng cong chiều cao giảm theo tuổi (Prodan, 1965). Một số tác giả đã sử dụng các hàm toán học khác nhau để biểu thị mối quan hệ này.
Có thể điểm qua một vài công trình nghiên cứu điển hình sau: Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ HVN - D1.Mỗi cấp đất tác giả lập một đƣờng cong chiều cao bình quân ứng với mỗi cỡ đƣờng kính để có dãy tƣơng quan cho loài và cấp chiều cao. Sau đó dùng phƣơng pháp biểu đồ để nắn dãy tƣơng quan theo dạng đƣờng thẳng của Gehrhardt và Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995). Các tác giả Naslund, M (1929); Assmanm, E (1936); Hohenadl, W (1936); Prodan, M (1944); Meyer, H.A (1952) đã đề nghị các dạng phƣơng trình: (1.4) Pettersom, H (1955) đề xuất sử dụng phƣơng trình: (1.O (1967) đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đƣờng kính và tuổi theo dạng phƣơng trình: (1. Về đa dạng loài tầng cây gỗ Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về đa dạng hệ thực vật, đặc biệt những công trình có giá trị vào thế kỷ XIX-XX, nhƣ Thực vât chí Ấn Độ gồm 7 tập (1892), Thực vật chí Hải Nam (1972-1977), Thực vật chí Vân Nam (1997),… Tất cả các công tình đều đã nêu lên mức độ phong phú và đa 6 dạng của hệ thực vật rừng ở từng vùng nhất định.
Tiêu biểu là công tình của Tolmachop ở Liên Xô (cũ) (Nguyễn Bá Thụ,1995). Ông đã đƣa ra nhận định, một hệ thực vật cụ thể ở vùng nhiệt đới ẩm thƣờng có tới 1500-2000 loài.