Tài liệu Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài xoan mộc (toona surenii (blume) merr) tại khu bảo tồn loài và sinh cảnh nam xuân lạc, huyện chợ đồn, tỉnh bắc kạn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ---------------------------------- LƯỜNG QUỐC HẢI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC LOÀI XOAN MỘC (TOONA SURENII (BLUME) MERR) TẠI KHU BẢO TỒN LOÀI VÀ SINH CẢNH NAM XUÂN LẠC, HUYỆN CHỢ ĐỒN, TỈNH BẮC KẠN Chuyên ngành: Lâm học Mã số ngành: 60.62.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS. Hồ Ngọc Sơn Thái Nguyên - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không sao chép. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên. Thái Nguyên, ngày 3 tháng 9 năm 2016 Tác giả Lường Quốc Hải ii LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên theo chương trình Đào tạo Thạc sĩ Lâm nghiệp khóa học 2014 - 2016. Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo Khoa Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên, Sở NN&PTNT tỉnh Bắc Kạn, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bắc Kạn, BQL KBT L&SC Nam Xuân Lạc. Nhân dịp này tác giả xin chân thành cảm ơn về sự giúp đỡ quý báu đó. Trước hết, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS. Hồ Ngọc Sơn - người hướng dẫn khoa học, đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức quí báu và dành những tình cảm tốt đẹp cho tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Tác giả xin cảm ơn Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bắc Kạn, đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn đến Ban lãnh đạo, cán bộ KBT L&SC Nam Xuân Lạc đã tạo điều kiện về mọi mặt để tôi có thể hoàn thành đề tài. Mặc dù đã cố gắng nhiều nhưng do điều kiện hạn chế về thời gian, kinh phí và trình độ nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tác giả kính mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các nhà khoa học, các thầy giáo cô giáo và bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 3 tháng 9 năm 2016 Tác giả Lường Quốc Hải iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ ii MỤC LỤC .....................................................................................................................iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ vi DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU.............................................................................vii DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... ix MỞ ĐẦU........................................................................................................................ 1 1. Đặt vấn đề ................................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................. 3 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài ...................................................................................... 3 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................... 4 1.1. Trên thế giới ............................................................................................................ 4 1.1.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cây ............................................................. 4 1.1.2. Nghiên cứu đặc điểm sinh thái học .................................................................... 5 1.1.3. Nghiên cứu về cây Xoan Mộc ............................................................................ 8 1.2. Ở Việt Nam ........................................................................................................... 10 1.2.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cây ........................................................... 10 1.2.1.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cây....................................................... 10 1.2.2. Nghiên cứu đặc điểm sinh thái loài cây........................................................... 11 1.2.3. Nghiên cứu về cây Xoan Mộc .......................................................................... 13 1.3. Thảo luận chung.................................................................................................... 14 1.4. Tổng quan khu vực nghiên cứu ........................................................................... 15 1.4.1. Điều kiện tự nhiên ............................................................................................. 15 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................................................................................. 18 2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 18 iv 2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 18 2.2.1. Đặc điểm hình thái loài Xoan Mộc .................................................................. 18 2.2.2. Đặc điểm sinh thái và phân bố Loài Xoan Mộc phát triển tự nhiên ............ 18 2.2.3. Đặc điểm tái sinh tự nhiên của Xoan Mộc..................................................... 19 2.2.4. Đề xuất giải pháp bảo vệ và phát triển loài cây. ............................................. 19 2.3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 19 2.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 19 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu chung ............................................................ 19 2.4.2. Phương pháp điều tra cụ thể ............................................................................. 19 2.4.4. Phương pháp nội nghiệp ................................................................................... 27 2.4.4.1. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm cấu trúc quần xã thực vật rừng.......... 27 2.4.4.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm tái sinh loài .......................................... 28 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................... 31 3.1. Đặc điểm hình thái loài Xoan mộc ở Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc ....................................................................................................................... 31 3.1.1. Đặc điểm hình thái thân, cành, lá loài Xoan mộc ................................. 31 3.1.2. Đặc điểm hình thái hoa, quả loài Xoan mộc ......................................... 33 3.1.3. Đặc điểm vật hậu loài Xoan mộc .......................................................... 34 3.2. Đặc điểm sinh thái và phân bố loài Xoan mộc ở Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc .................................................................................................... 36 3.2.1. Đặc điểm phân bố loài Xoan mộc theo đai cao và trạng thái rừng ....... 36 3.2.2. Đặc điểm cấu trúc quần xã nơi loài Xoan mộc phân bố ....................... 41 3.2.3. Đặc điểm về hoàn cảnh rừng nơi loài Xoan mộc .................................. 51 3.3. Đặc điểm tái sinh tự nhiên của loài Xoan mộc phân bố tự nhiên ở Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc ....................................................................... 52 3.3.1. Tổ thành tầng cây tái sinh ..................................................................... 52 v 3.3.2. Quan hệ giữa tổ thành tầng cây cao và tầng cây tái sinh ...................... 54 3.3.3. Cấu trúc mật độ tầng cây tái sinh .......................................................... 55 3.3.3. Phân bố lớp cây tái sinh theo cấp chiều cao ......................................... 56 3.4. Đề xuất một số giải pháp bảo tồn và phát triển bền vững loài Xoan mộc ở Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn . 60 3.4.1. Giải pháp về cơ chế chính sách ............................................................. 60 3.4.2. Giải pháp về khoa học kỹ thuật ............................................................. 61 3.4.3. Giải pháp trong công tác bảo tồn .......................................................... 62 3.4.4. Định hướng một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm bảo tồn và phát triển loài cây Xoan mộc .................................................................................. 62 KẾT LUẬN VÀ TỒN TẠI....................................................................................... 65 1. Kết luận ..................................................................................................................... 65 2. Tồn tại ....................................................................................................................... 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 68 Tài liệu tiếng Việt ......................................................................................................... 68 Tài liệu tiếng Anh......................................................................................................... 70 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết đầy đủ Từ viết tắt KBT L&SC Khu Bảo tồn Loài và Sinh cảnh UBND Ủy ban nhân dân VQG Vườn Quốc gia QXTV Quần xã thực vật OTC Ô tiêu chuẩn ODB Ô dạng bản Hvn Chiều cao vút ngọn D1.3 Đường kính ngang ngực Dt Đường kính tán vii DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Trang Mẫu biểu 01: Điều tra đặc tính vật hậu học của cây .................................... 22 Mẫu bảng 02: Điều tra phân bố của loài theo tuyến ..................................... 23 Mẫu bảng 03: Điều tra tầng cây cao.............................................................. 24 Mẫu bảng 04: Điều tra cây tái sinh dưới tán rừng ........................................ 25 Mẫu bảng 05: Điều tra cây bụi, thảm tươi dưới tán rừng ............................. 26 Mẫu bảng 06: Điều tra ô hình tròn 6 cây ...................................................... 26 Bảng 3.1. Các pha vật hậu của loài Xoan mộc ở KBTL&SC Nam Xuân Lạc ................................................................................ 35 Bảng 3.2. Phân bố loài Xoan mộc theo đai cao ở KBT L&SC Nam Xuân Lạc ................................................................................ 37 Bảng 3.3. Hệ số tổ thành của các loài cây trong OTC nơi có loài Xoan mộc phân bố theo IV% (độ cao 652m) ........................ 42 Bảng 3.4. Công thức tổ thành rừng nơi có loài Xoan mộc phân bố theo IV% (ở độ cao 652) ........................................................ 43 Bảng 3.5. Hệ số tổ thành của các loài cây trong OTC nơi có loài Xoan mộc phân bố theo IV% (độ cao 740m) ........................ 44 Bảng 3.6. Công thức tổ thành rừng nơi có loài Xoan mộc phân bố theo IV% (ở độ cao 740) ........................................................ 45 Bảng 3.7. Hệ số tổ thành của các loài cây trong OTC nơi có loài Xoan mộc phân bố theo IV% (độ cao 590m) ........................ 45 Bảng 3.8. Công thức tổ thành rừng nơi có loài Xoan mộc phân bố theo IV% (ở độ cao 590) ........................................................ 46 Bảng 3.9. Cấu trúc mật độ loài Xoan mộc phân bố theo đai cao và theo kiểu thảm thực vật rừng ở khu vực nghiên cứu ............. 47 Bảng 3.10. Chỉ số phong phú của loài trong lâm phần điều tra ở khu vực nghiên cứu ....................................................................... 48 viii Bảng 3.11. Mức độ thường gặp loài Xoan mộc tại KBTL&SC Nam Xuân Lạc ................................................................................ 49 Bảng 3.12. Mức độ thân thuộc của loài Xoan mộc với một số loài quan trọng trong các lâm phần điều tra tại KBT L&SC Nam Xuân Lạc ................................................................................ 50 Bảng 3.13. Tổ thành cây tái sinh nơi có loài Xoan mộc phân bố tính theo N%.................................................................................. 53 Bảng 3.14. Tổ thành tầng cây cao và tổ thành cây tái sinh tại KBT L&SC Nam Xuân Lạc ............................................................ 54 Bảng 3.15. Cấu trúc mật độ tầng cây tái sinh của loài Xoan mộc phân bố ............................................................................................ 55 Bảng 3.16. Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao ở kiểu rừng kín thường xanh mưa mùa nhiệt đới ở đất thấp ........................... 57 Bảng 3.17. Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao ở kiểu rừng kín thường xanh mưa mùa nhiệt đới trên núi đá vôi .................... 58 Bảng 3.18. Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao ở kiểu rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác .................................................... 59 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 3.1. Hình thái thân cây Xoan mộc ở KBTL&SC Nam Xuân Lạc ..... 32 Hình 3.2. Hình thái lá cây Xoan mộc ở KBTL&SC Nam Xuân Lạc ......... 33 Hình 3.3. Kiểu rừng kín thường xanh mưa mùa nhiệt đới ở đất thấp nơi loài Xoan mộc phân bố ............................................................... 38 Hình 3.4. Kiểu rừng kín thường xanh mưa mùa nhiệt đới trên núi đá vôi nơi có loài Xoan mộc phân bố tự nhiên...................................... 39 Hình 3.5. Kiểu rừng thứ sinh phục hồi sau khai thác nơi có loài Xoan mộc phân bố tự nhiên ................................................................. 40 Hình 3.6. Phân bố G (%) và IV (%) của các loài ở độ cao 652m .............. 43 Hình 3.7. Phân bố G (%) và IV (%) của các loài ở độ cao 740m .............. 44 Hình 3.8. Phân bố G (%) và IV (%) của các loài ở độ cao 590m .............. 46 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Con người và thiên nhiên luôn có mối quan hệ biện chứng tác động qua lại lẫn nhau. Vai trò của tài nguyên thiên nhiên nói chung, hay tài nguyên rừng nói riêng đối với cuộc sống con người đã được nhiều tài liệu đề cập đến và không phải bàn cãi nhiều. Tuy nhiên, dưới nhiều nguyên nhân trực tiếp và gián tiếp khác nhau đã và đang làm ảnh hưởng xấu đến nguồn tài nguyên này và làm cho tính đa dạng sinh học bị suy giảm trầm trọng. Bên cạnh việc nhiều loài, nhiều taxon được phát hiện và mô tả mới cho khoa học thì rất có thể nhiều loài khác - loài chưa từng được biết đến đã đối điện với nguy cơ bị đe dọa và tuyệt chủng, và trong số đó có thể có những loài có giá trị đặc biệt đối với khoa học và cuộc sống của con người. Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc được UBND tỉnh Bắc Kạn phê duyệt tại Quyết định số 324/QĐ-UBND, ngày 17/3/2004, với diện tích vùng lõi 1.788 ha, vùng đệm 7.508 ha. Ngày 14/01/2014, Uỷ ban nhân dân tỉnh Bắc Kạn tiếp tục ban hành Quyết định số 109/QĐ-UBND về việc phê duyệt Quy hoạch bảo tồn và phát triển bền vững Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc, tỉnh Bắc Kạn giai đoạn 2013- 2020. Theo đó, Khu bảo tồn có diện tích 4.155,67ha bao gồm 3 xã Xuân Lạc, Bản Thi, Đồng Lạc thuộc huyện Chợ Đồn; vùng đệm Khu bảo tồn có tổng diện tích 16.371,53ha bao gồm phần diện tích còn lại của các xã Xuân Lạc, Bản Thi, Đồng Lạc, Yên Thịnh huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kan Họ Xoan (Meliaceae) còn gọi là họ Dái ngựa, là một họ thực vật có hoa với chủ yếu là cây thân gỗ và cây bụi (có một số ít là cây thân thảo) trong bộ Bồ hòn (Sapindales), được đặc trưng bởi các lá mọc so le, thông thường hình lông chim và không có lá kèm, và bởi hoa hình quả tụ, dường như lưỡng tính (nhưng thực tế phần lớn là đơn tính một cách khó hiểu) trong dạng hoa chùy, xim, cụm v.v. Phần lớn các loài là cây thường xanh, nhưng một số là sớm rụng, có thể là vào mùa khô hay trong mùa đông. 2 Họ này có khoảng 50 chi và 550-620 loài, với sự phân bổ khắp miền nhiệt đới; một chi (Toona) phát triển tới tận vùng ôn đới phía bắc của Trung Quốc và về phía nam tới đông nam Úc. Hệ sinh thái rừng cây họ Xoan ở khu vực phía Bắc chủ yếu là các kiểu rừng lá rộng thường xanh mưa mùa nhiệt đới mà tổ thành là các loài cây lá rộng họ 3 mảnh vỏ (Euphorbiaceae), họ Dẻ (Fabaceae), Họ Dầu (Dipterocarpaceae), họ Cà phê (Rubiaceae), họ Bồ hòn (Sapindaceae), họ Đậu (Fabaceae). Các loài cây họ Xoan như cây Xoan Mộc Toona sureni (Blume) Merr., tông dù (Toona sinensis) chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ trong cấu trúc tổ thành rừng tự nhiên lá rộng thường xanh (Thái Văn Trừng, 1983 [21].). Cây Xoan Mộc (Toona sureni (Blume) Merr ) được nghiên cứu ở nước ta chưa nhiều. Theo một công trình mới được nghiên cứu “một số đặc điểm sinh thái và gây trồng Loài Lò bo (Brownlowia tabularis Pierre), Xoan Mộc (Toona surenii (Blume) Merr) và Dầu cát (Dipterocarpus condorensis Ashton)” (Trần Hữu Biển, Phan Văn Huống, 2011 [4]. Cây Xoan Mộc (Toona sureni (Blume) Merr ) là loài cây gỗ lớn dùng trong xây dựng, đóng đồ mộc gia dụng, trang trí nội thất, gỗ dán lạng, lớp phủ bề mặt, khung chịu lực... và là loài cây tiềm năng có thể ứng dụng để phát triển trồng rừng gỗ lớn phục vụ cho đề án tái cơ cấu ngành lâm nghiệp việt nam. Hiện nay loài Xoan mộc có phân bố ở đai cao dưới 700m tại Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. Tuy nhiên, do chưa được quan tâm đúng mức dẫn đến loài cây này đang bị khai thác mạnh, có nguy cơ biến mất nếu không có các biện pháp bảo tồn nghiêm ngặt. Hiện nay, những thông tin về đặc điểm sinh học, sinh thái học đối với loài cây này còn nhiều hạn chế.Từ thực tiễn nêu trên, tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài Xoan Mộc (Toona surenii (Blume) Merr) tại Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn” nhằm góp phần nâng cao hiểu biết, đề xuất những hướng bảo tồn và phát triển loài cây có triển vọng này tại Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc. 3 2. Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu cụ thể + Xác định được những đặc điểm cơ bản về hình thái và vật hậu của loài Xoan Mộc. + Xác định được một số đặc điểm sinh thái và phân bố, đặc điểm tái sinh loài Xoan Mộc tại khu vực nghiên cứu. + Bước đầu đề xuất các giải pháp bảo tồn và phát triển loài cây này ở Khu bảo tồn Nam Xuân Lạc. 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài - Về mặt khoa học: Bổ sung các thông tin khoa học và là cơ sở khoa học cho các nhà quản lý bảo tồn. - Về mặt thực tiễn: Cơ sở để thực hiện nghiên cứu loài Xoan Mộc (Toona surenii (Blume) Merr) làm cơ sở đề xuất hướng bảo tồn loài và giám sát đa dạng sinh học tại Khu bảo tồn Loài và Sinh cảnh Nam Xuân Lạc, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kan. 4 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cây Việc nghiên cứu sinh học loài cây trong đó có các đặc điểm hình thái và vật hậu đã được thực hiện từ lâu trên thế giới. Đây là bước đầu tiên, làm tiền đề cho các môn khoa học khác liên quan. Có rất nhiêu công trình liên quan đến hình thái và phân loại các loài cây. Những nghiên cứu này đầu tiên tập trung vào mô tả và phân loại các loài, nhóm loài, ...Có thể kể đến một vài công trình rất quen thuộc liên quan đến các nước lân cận như: Thực vật chí Hong Kong (1861), Thực vật chí Australia (1866), Thực vật chí rừng Tây Bắc và trung tâm Ấn độ (1874), Thực vật chí Ấn độ 7 tập (1872 – 1897), Thực vật chí Miến Điện (1877), Thực vật chí Malaysia (1892 – 1925), Thực vật chí Hải Nam (1972 – 1977), Thực vật chí Vân Nam (1977), Thực vật chí Quảng Đông, Trung Quốc (9 tập). Sự ra đời của các bộ thực vật chí đã góp phần làm tiền đề cho công tác nghiên cứu về hình thái, phân loại cũng như đánh giá tính đa dạng của các vùng miền khác nhau. Ở Nga, từ 1928 đến 1932 được xem là thời kỳ mở đầu cho thời kỳ nghiên cứu hệ thực vật cụ thể. Tolmachop A.I. cho rằng “Chỉ cần điều tra trên một diện tích đủ lớn để có thể bao chùm được sự phong phú của nơi sống nhưng không có sự phân hoá mặt địa lý”. Ông gọi đó là hệ thực vật cụ thể. Tolmachop đã đưa ra một nhận định là số loài của một hệ thực vật cụ thể ở vùng nhiệt đới ẩm thường là 1500 - 2000 loài. Về vật hậu học: Hoạt động sinh học có tính chất chu kỳ của các cơ quan sinh dưỡng và cơ quan sinh sản. Chu kỳ vật hậu của cùng 1 loài phân bố ở các vùng sinh thái khác nhau sẽ có sự sai khác rõ rệt. Điều này có ý nghĩa cần thiết trong nghiên cứu sinh thái cá thể loài và công tác chọn tạo giống. 5 Các công trình như nêu trên cũng đã ít nhiều nêu ra các đặc điểm về chu kỳ hoa, quả và các đặc trưng vật hậu của từng loài, nhóm loài. 1.1.2. Nghiên cứu đặc điểm sinh thái học Việc nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái của loài làm cơ sở đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả trong kinh doanh rừng rất được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Theo đó, các lý thuyết về hệ sinh thái, cấu trúc, tái sinh rừng được vận dụng triệt để trong nghiên cứu đặc điểm của 1 loài cụ thể nào đó. Odum E.P (1971) [27] đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái, trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley A.P (1935). Ông đã phân chia ra sinh thái học cá thể và sinh thái học quần thể. Sinh thái học cá thể nghiên cứu từng cá thể sinh vật hoặc từng loài, trong đó chu kỳ sống, tập tính cũng như khả năng thích nghi với môi trường được đặc biệt chú ý. Lacher. W (1978) đã chỉ rõ những vấn đề cần nghiên cứu trong sinh thái thực vật như: Sự thích nghi với các điều kiện dinh dưỡng khoáng, ánh sáng, độ nhiệt, độ ẩm, nhịp điệu khí hậu (Dẫn theo Nguyễn Thị Hương Giang, 2009) [14]. Tái sinh là một quá trình sinh học mang đặc thù của hệ sinh thái rừng, đó là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi còn hoàn cảnh rừng. Hiệu quả của tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài, cấu trúc tuổi, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. Vansteenis (1956) [29] đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng nhiệt đới đó là tái sinh phân tán liên tục và tái sinh vệt. Baur G.N (1962) [1] cho rằng, trong rừng nhiệt đới sự thiếu hụt ánh sáng đã làm ảnh hưởng đến phát triển của cây con, còn đối với sự nảy mầm thì ảnh hưởng đó thường không rõ ràng. Đối với rừng nhiệt đới, số lượng loài cây trên một đơn vị diện tích và mật độ tái sinh thường khá lớn. Vì vậy, khi nghiên cứu tái sinh tự nhiên cần phải đánh giá chính xác tình hình tái sinh rừng và có những biện pháp tác động phù hợp. 6 Cấu trúc rừng là hình thức biểu hiện bên ngoài của những mối quan hệ qua lại bên trong giữa thực vật rừng với nhau và giữa chúng với môi trường sống. Nghiên cứu cấu trúc rừng để biết được những mối quan hệ sinh thái bên trong của quần xã, từ đó có cơ sở để đề xuất các biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp. Hiện tượng thành tầng là một trong những đặc trưng cơ bản về cấu trúc hình thái của quần thể thực vật và là cơ sở để tạo nên cấu trúc tầng thứ. Phương pháp vẽ biểu đồ mặt cắt đứng của rừng do David và P.W Risa (1933- 1934) đề sướng và sử dụng lần đầu tiên ở Guyan, đến nay phương pháp đó vẫn được sử dụng nhưng nhược điểm là chỉ minh hoạ được cách sắp xếp theo hướng thẳng đứng trong một diện tích có hạn. Cusen (1951) đã khắc phục bằng cách vẽ một số dải kề nhau và đưa lại một hình tượng về không gian 3 chiều (dẫn theo Hoàng Văn Chúc, 2009 [11]). Sampion Gripfit (1948) khi nghiên cứu rừng tự nhiên ở Ấn Độ và rừng ẩm nhiệt đới ở Tây Phi, đã kiến nghị phân cấp cây rừng thành 5 cấp. Richards P.W (1952) [28] phân rừng ở Nigeria thành 6 tầng, tương ứng với chiều cao là 6- 12 m, 12- 18 m, 18- 24 m, 24- 30 m, 30- 36 m, 36- 42 m, nhưng thực chất đây chỉ là các lớp chiều cao. Odum E. P (1971) nghi ngờ sự phân tầng rừng rậm nơi có độ cao dưới 600 m ở Puecto Rico và cho rằng không có sự tập trung khối tán ở một tầng riêng biệt nào cả [27]. Richards P.W (1952) [28] đã đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng mưa nhiệt đới về mặt hình thái. Theo tác giả, đặc điểm nổi bật của rừng mưa nhiệt đới là tuyệt đại bộ phận thực vật đều thuộc thân gỗ và thường có nhiều tầng. Ông nhận định: "Rừng mưa thực sự là một quần lạc hoàn chỉnh và cầu kỳ nhất về mặt cấu tạo và cũng phong phú nhất về mặt loài cây". Như vậy, nghiên cứu về tầng thứ theo chiều cao còn mang tính cơ giới, nên chưa phản ánh được sự phân tầng phức tạp của rừng tự nhiên nhiệt đới. Việc nghiên cứu về cấu trúc rừng đã và đang được chuyển từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học. 7 Rollet B.L (1971) đã biểu diễn mối quan hệ giữa chiều cao và đường kính bằng các hàm hồi quy, phân bố đường kính ngang ngực, đường kính tán bằng các dạng phân bố xác suất. Balley (1972) [26] sử dụng hàm Weibull để mô hình hoá cấu trúc đường kính thân cây loài Thông,... Tuy nhiên, việc sử dụng các hàm toán học không thể phản ánh hết được những mối quan hệ sinh thái giữa các cây rừng với nhau và giữa chúng với hoàn cảnh xung quanh, nên các phương pháp nghiên cứu cấu trúc rừng theo hướng này không được vận dụng trong đề tài. Từ việc vận dụng các lý luận về sinh thái, tái sinh, cấu trúc rừng trên, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã vận dụng vào nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái cho từng loài cây. Một vài công trình nghiên cứu có thể kể tới như: Trung tâm Nông lâm kết hợp thế giới (World Agroforestry Centre, 2006), Anon (1996), Keble và Sidiyasa (1994) đã nghiên cứu đặc điểm hình thái của loài Vối thuốc (Schima wallichii) và đã mô tả tương đối chi tiết về đặc điểm hình thái thân, lá, hoa, quả, hạt của loài cây này, góp phần cung cấp cơ sở cho việc gây trồng và nhân rộng loài Vối thuốc trong các dự án trồng rừng (dẫn theo Hoàng Văn Chúc, 2009 [11]). Tian - XiaoRui trong công trình nghiên cứu về khả năng chịu lửa của một số loài cây trồng rừng đã rút ra kết luận, Vối thuốc (S. wallichii), Castanopsis hystrix và Myrica rubra có sức chống lửa tốt nhất trong tổng số 12 loài cây nghiên cứu (dẫn theo Hoàng Văn Chúc, 2009 [11]). Vối thuốc là loài cây tiên phong ưa sáng, biên độ sinh thái rộng, phân bố rải rác ở các khu vực phía Đông Nam Châu Á. Vối thuốc xuất hiện ở nhiều vùng rừng thấp (phía Nam Thái Lan) và cả ở các vùng cao hơn (Nepal) cũng như tại các vùng có khí hậu lạnh. Là cây bản địa của Brunei, Trung Quốc, ấn Độ, Lào, Myanmar, Nepal, Papua New Guinea, Phillipines, Thailand và Việt Nam (World Agroforestry Centre, 2006). Vối thuốc thường mọc thành quần thụ từ nơi đất thấp đến núi cao, phân bố ở rừng thứ sinh, nơi đồng cỏ, cây bụi 8 và ngay cả nơi ngập nước có độ mặn nhẹ. Vối thuốc có thể mọc trên nhiều loại đất với thành phần cơ giới và độ phì khác nhau, từ đất cằn cỗi xương xẩu khô cằn đến đất phì nhiêu, tươi tốt, có thể thấy Vối thuốc xuất hiện nơi đầm lầy. Vối thuốc là loài cây tiên phong sau nương rẫy (Laos tree seed project, 2006) (dẫn theo Hoàng Văn Chúc, 2009) [11]. Theo Khamleck (2004), Họ Dẻ có phân bố khá rộng, với khoảng 900 loài chúng được tìm thấy ở vùng ôn đới Bắc bán cầu, cận nhiệt đới và nhiệt đới, song chưa có tài liệu nào công bố chúng có ở vùng nhiệt đới Châu Phi. Hầu hết các loài phân bố tập trung ở Châu Á, đặc biệt ở Việt Nam có tới 216 loài và ít nhất là Châu Phi và vùng Địa Trung Hải chỉ có 2 loài (dẫn theo Trần Hợp, 2002) [15]. Như vậy, với các công trình nghiên cứu về lý thuyết sinh thái, tái sinh, cấu trúc rừng tự nhiên cũng như nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái đối với một số loài cây như trên đã phần nào làm sáng tỏ những đặc điểm cấu trúc, tái sinh của rừng nhiệt đới nói chung. Đó là cơ sở để lựa chọn cho hướng nghiên cứu trong luận văn. 1.1.3. Nghiên cứu về cây Xoan Mộc Trên thế giới, việc nghiên cứu về Xoan Mộc (Toona sureni Merr) chưa nhiều. Tuy nhiên, theo tài liệu nghiên cứu của Viện đại học Copenhagen - Đan Mạch, được xuất bản trên tờ rơi tháng 8 năm 2003 (university of Copenhagen SEED LEAFLET- No. 82 August 2003) Cây Xoan Mộc theo danh pháp có tên khoa học là: Toona sureni Merr, thuộc họ Xoan: Meliaceae. Loài này được thể hiện bằng các từ đồng nghĩa theo danh pháp như: Cedrela febrifuga Blume, Toona febrifuga (Blume) MJ Roemer, Cedrela sureni (Blume) Burkill. Xoan Mộc (Toona sureni Merr) được một số nước trong khu vực gọi tên như: Suren (Indonesia); surian amba (Sumatra); surian wangi (Malaysia); danupra (Philippines); tama (Myanmar); surian (Thái Lan); tuyết tùng đỏ, toon, surian, limpaga (tên thương mại). 9 Xoan Mộc (Toona sureni Merr) Phân bố tự nhiên ở Nepal, Ấn Độ, Bhutan, Myanmar, Đông Dương, miền Nam Trung Quốc, Thái Lan và khắp Malesia đến phía tây New Guinea. Tại Indonesia, Xoan mộc được tìm thấy ở Sumatra, Java và Sulawesi. Xoan mộc mọc phổ biến trong rừng khu vực nông thôn, thường được tìm thấy trên sườn đồi, ven sông có độ dốc, thường phân bố ở độ cao 1.200m - 2.700m, những vùng có nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 22°C. Toona sureni Merr đòi hỏi đất đai màu mỡ. Các loài Xoan Mộc hiếm khi được trồng bên ngoài phạm vi tự nhiên. Cũng theo tài liệu này khẳng định Xoan Mộc (Toona sureni Merr) là loài cho gỗ có giá trị cao, chất gỗ tốt. Xoan mộc được sử dụng để đóng tủ, bàn ghế, nội thất hoàn thiện, tấm trang trí, thủ công mỹ nghệ, nhạc cụ, hộp xì gà, veneers và cho xây dựng. Ngoài ra cũng được sử dụng trong các mô hình nông lâm kết hợp, cho bóng mát và là cây bên đường. Các bộ phận khác nhau của cây, đặc biệt là vỏ cây và rễ, được sử dụng cho mục đích y học, ví dụ như để điều trị tiêu chảy. Chiết xuất từ lá có tác dụng kháng sinh. Vỏ cây và trái cây có thể được sử dụng để sản xuất các loại tinh dầu [3]. Mô tả thực vật loài này cho thấy cây có kích thước gỗ từ trung bình đến khá lớn, lên đến 40 (60) m chiều cao và đường kính lên đến 100 cm, ở các khu vực miền núi lên đến 300 cm. Các thân cây không phân nhánh lên đến 25m, và có trụ tường cao tới 2m. Gốc thường có khe nứt, bong tróc, màu trắng, màu nâu xám hoặc nâu nhạt, có mùi thơm khi cắt. Gỗ có vân sáng, có dát gỗ màu hồng và ánh sáng tâm gỗ màu đỏ hoặc nâu. Các lá lớn, sắp xếp xoắn, thường quần tụ ở cuối cành, dài 10-15 cm. Hoa nhỏ, màu vàng-trắng và có mùi mạnh. Quả là một nang hình bầu dục, nó có một trục trung tâm (Columella) và được chia thành 5 phần từ trên xuống dưới. Mỗi phần có chứa 6-9 hạt. Những trái cây trưởng thành có màu nâu sẫm, màu gỗ và mở ra như một ngôi sao. Hạt giống: hạt có màu nâu, dài 3-6 mm và rộng 2-4 mm, có cánh ở một hoặc cả hai đầu. Có khoảng 64.000 hạt mỗi kg [3]. 10 Ra hoa và đậu quả cây thường rụng lá, lá rụng trong mùa khô tháng hai tháng ba hoặc tháng chín-tháng mười. Ra hoa và đậu quả thường xảy ra hai lần mỗi năm, vào tháng Mười-tháng Hai và tháng Tư đến tháng Chín, cùng với sự rụng lá. Hoa được thụ phấn bởi một loạt các loài côn trùng. Quả thường được tạo thành với số lượng lớn [3]. Hạt giống được thu thập khi màu sắc của quả chuyển sàng màu nâu, nhưng phải thu hái trước khi các loại trái cây mở. Trái cây được thu thập bằng cách lắc cành cho rụng hoặc cắt để thu hái. Nếu tiến hành thu hái muộn, quả đã mở, nứt thì lượng hạt sẽ bị mất, suy giảm về số lượng. Tại Indonesia trái cây được thu hoạch trong hai đợt, tháng ba hoặc tháng Mười. Chế biến và xử lý quả được phơi khô từ một đến hai ngày cho đến khi mở. Sau khi phơi, hong khô những hạt giống được tách ra bằng cách sàng lọc bỏ đi các tạp chất. Khả năng bảo quản hạt tốt nhất từ 2-3 tháng, thời gian bảo quản có thể được lâu hơn nếu đực bảo quản trong kho lạnh. Trong một nghiên cứu của Trung tâm Công nghệ Seed (Bogor), hạt giống đã được lưu trữ trong phòng máy lạnh (18-20oC) trong 5 tháng có tỷ lệ nảy mầm đạt 56%. Hạt giống Xoan Mộc Toona sureni Merr có khả năng nẩy mầm dễ dàng và không cần xử lý trước. Hạt giống được gieo xuống đất có độ che bóng 60% và khả năng nẩy mầm lên đến 80%. Hạt giống sẽ nẩy mầm sau 4-7 ngày và lá mầm sẽ xuất hiện trên mặt đất. Sau một tháng cây con có thể đem đi trồng. 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cây 1.2.1.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cây Ngoài những tác phẩm cổ điển về thực vật như “Flora Cochinchinensis“ của Loureiro (1790) và “Flore Forestière de la Cochinchine” của Pierre (18791907), thì từ đầu những năm đầu thế kỷ 20 đã xuất hiện một công trình nổi tiếng, là nền tảng cho việc nghiên cứu về hình thái phân loại thực vật, đó là Bộ thực vật chí Đông Dương do H. Lecomte chủ biên (1907-1952). Trong công trình này, các tác giả người pháp đã thu mẫu, định tên và lập khóa mô tả các loài thực vật bậc cao có mạch trên toàn bộ lãnh thổ Đông Dương, trong đó hệ thực