Tài liệu Nghiên cứu hiện trạng thảm thực vật và quá trình phục hồi rừng tự nhiên ở huyện vị xuyên, tỉnh hà giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐỖ KHẮC HÙNG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG THẢM THỰC VẬT VÀ QUÁ TRÌNH PHỤC HỒI RỪNG TỰ NHIÊN Ở HUYỆN VỊ XUYÊN, TỈNH HÀ GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐỖ KHẮC HÙNG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG THẢM THỰC VẬT VÀ QUÁ TRÌNH PHỤC HỒI RỪNG TỰ NHIÊN Ở HUYỆN VỊ XUYÊN, TỈNH HÀ GIANG Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 62 42 01 20 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Lê Ngọc Công 2. GS. TSKH. Trần Đình Lý LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận án Đỗ Khắc Hùng ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS. Lê Ngọc Công, người hướng dẫn thứ nhất; GS.TSKH. Trần Đình Lý, người hướng dẫn thứ hai đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo Khoa Sinh - KTNN, Phòng đào tạo Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên; Các cơ quan đơn vị: phòng Động vật đất (Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật), phòng Di truyền Vi sinh (Viện Công nghệ Sinh học), phòng Khoa học và Kỹ thuật phân tích (Viện Hóa học), Ban Giám hiệu Trường THPT Việt Lâm, Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Sư phạm Hà Giang, Lãnh đạo Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hà Giang, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Hà Giang, Hạt Kiểm lâm huyện Vị Xuyên, Hạt Kiểm lâm Khu bảo tồn thiên nhiên Tây Côn Lĩnh; Cán bộ và nhân dân địa phương đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp, đó là nguồn cổ vũ, động viên to lớn để tôi hoàn thành công trình này. Tác giả luận án Đỗ Khắc Hùng iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt iv Danh mục các bảng v Danh mục các hình vi MỞ ĐẦU .................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài.........................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................................2 3. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................................2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.....................................................................3 5. Những đóng góp mới của luận án ...............................................................................3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.....................................................................4 1.1. Một số khái niệm liên quan......................................................................................4 1.1.1. Khái niệm thảm thực vật ..............................................................................4 1.1.2. Khái niệm tái sinh rừng ................................................................................5 1.1.3. Khái niệm về phục hồi rừng tự nhiên............................................................6 1.2. Những nghiên cứu về phân loại thảm thực vật.........................................................6 1.2.1. Các nguyên tắc phân loại thảm thực vật........................................................6 1.2.2. Một số hệ thống phân loại thảm thực vật trên thế giới và ở Việt Nam.........10 1.3. Những nghiên cứu về tái sinh, diễn thế và phục hồi rừng ......................................15 1.3.1. Những nghiên cứu về tái sinh .....................................................................15 1.3.2. Những nghiên cứu về diễn thế ....................................................................21 1.3.3. Những nghiên cứu về phục hồi rừng...........................................................25 1.4. Những nghiên cứu về ảnh hưởng qua lại giữa thảm thực vật và đất.......................31 1.4.1. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của đất tới thảm thực vật ........................31 1.4.2. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của thảm thực vật tới đất ........................32 iv 1.4.3. Những nghiên cứu về tác dụng cải tạo đất của thảm thực vật......................35 1.5. Những công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài ở tỉnh Hà Giang..................37 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..38 2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................38 2.2. Nội dung nghiên cứu..............................................................................................38 2.3. Thời gian nghiên cứu .............................................................................................38 2.4. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................38 2.4.1. Phương pháp luận.......................................................................................38 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể..................................................................39 Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU......................................................................................................46 3.1. Điều kiện tự nhiên..................................................................................................46 3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới .............................................................................46 3.1.2. Địa hình .....................................................................................................46 3.1.3. Khí hậu ......................................................................................................48 3.1.4. Thủy văn ....................................................................................................51 3.1.5. Đá mẹ, thổ nhưỡng.....................................................................................52 3.1.6. Tài nguyên thiên nhiên ...............................................................................53 3.2. Điều kiện kinh tế, xã hội ........................................................................................54 3.2.1. Điều kiện kinh tế ........................................................................................54 3.2.2. Điều kiện xã hội .........................................................................................55 3.3. Đánh giá chung về thuận lợi và khó khăn của khu vực nghiên cứu........................57 3.3.1. Thuận lợi....................................................................................................57 3.3.2. Khó khăn....................................................................................................59 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..................................61 4.1. Hiện trạng thảm thực vật ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang..................................61 4.1.1. Hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang........61 4.1.2. Hiện trạng thảm thực vật ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang.......................62 4.1.3. Các nguyên nhân làm suy thoái rừng ở huyện Vị Xuyên tỉnh Hà Giang......78 v 4.2. Những thay đổi các yếu tố chủ yếu trong quá trình diễn thế đi lên từ thảm cỏ đến thảm cây bụi thấp, thảm cây bụi cao và đến rừng thứ sinh ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang .................................................................................................83 4.2.1. Đặc điểm các kiểu thảm thực vật nghiên cứu..............................................83 4.2.2. Sự thay đổi về thành phần thực vật trong các kiểu thảm thực vật................85 4.2.3. Sự thay đổi số lượng các loài cây trong các kiểu thảm thực vật ..................86 4.2.4. Sự thay đổi mật độ, phẩm chất và nguồn gốc cây tái sinh trong các kiểu thảm thực vật .......................................................................................................88 4.2.5. Sự thay đổi về cấu trúc quần xã trong kiểu thảm thực vật ...........................89 4.2.6. Sự thay đổi về tốc độ sinh trưởng của các loài cây gỗ chính .......................93 4.2.7. Sự thay đổi đặc điểm phẫu diện đất trong các kiểu thảm thực vật ...............95 4.2.8. Mức độ xói mòn đất ...................................................................................97 4.2.9. Sự thay đổi về một số tính chất vật lý của đất trong các kiểu thảm thực vật.......98 4.2.10. Sự thay đổi một số tính chất hoá học cơ bản của đất trong các kiểu thảm thực vật .............................................................................................................. 101 4.2.11. Sự thay đổi của vi sinh vật đất trong các kiểu thảm thực vật ................... 108 4.2.12. Sự thay đổi thành phần, số lượng và phân bố của động vật đất trong các kiểu thảm thực vật.............................................................................................. 114 4.3. Đánh giá khả năng và đề xuất một số giải pháp phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang ............................................................................................120 4.3.1. Đánh giá khả năng phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang.. 120 4.3.2. Đề xuất một số giải pháp phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang............................................................................................................ 121 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ................................................................................. 125 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........................................................................................................... 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 128 PHỤ LỤC.................................................................................................................. iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT VIẾT TẮT GIẢI NGHĨA 1 D1,3 Đường kính ngang ngực 2 ĐVT Đơn vị tính 3 Hvn Chiều cao vút ngọn 4 KVNC Khu vực nghiên cứu 5 OTC Ô tiêu chuẩn 6 ODB Ô dạng bản 7 OĐV Ô định vị 8 RTS Rừng thứ sinh 9 TC Thảm cỏ 10 TCBC Thảm cây bụi cao 11 TCBT Thảm cây bụi thấp 12 TĐT Tuyến điều tra 13 TTV Thảm thực vật 14 VSV Vi sinh vật v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Hệ thống phân loại thảm thực vật của Braun - Blanquet............................ 7 Bảng 3.1: Khí hậu huyện Vị Xuyên giai đoạn 2010 - 2012 ..................................... 49 Bảng 4.1: Hiện trạng đất lâm nghiệp theo 3 loại rừng của huyện Vị Xuyên ............ 61 Bảng 4.2: Sự phân bố của các taxon thực vật ở KVNC ........................................... 73 Bảng 4.3: Số lượng họ, chi và loài trong ngành Mộc lan ở KVNC .......................... 74 Bảng 4.4: Các họ thực vật có từ 10 loài trở lên ở KVNC......................................... 75 Bảng 4.5: Các chi thực vật có từ 4 loài trở lên ở KVNC.......................................... 76 Bảng 4.6: Danh lục các loài thực vật quý hiếm ở KVNC ........................................ 77 Bảng 4.7: Thống kê các loại lâm sản bị tịch thu do khai thác trái phép.................... 79 Bảng 4.8: Các loại lâm sản đã khai thác ở huyện Vị Xuyên (2010 - 2013) .............. 81 Bảng 4.9: Số vụ cháy rừng và mức độ thiệt hại ở huyện Vị Xuyên (2005 - 2012) ... 82 Bảng 4.10: Số lượng các loài, chi và họ ở các kiểu thảm thực vật ........................... 85 Bảng 4.11: Biến động về số loài cây ở các kiểu thảm thực vật ................................ 87 Bảng 4.12: Mật độ, phẩm chất và nguồn gốc cây gỗ tái sinh ở các kiểu thảm thực vật..... 88 Bảng 4.13: Phân bố chiều cao (m) của cây gỗ ở các kiểu thảm thực vật .................. 90 Bảng 4.14: Phân bố cấp đường kính của cây gỗ ở các kiểu thảm thực vật ............... 92 Bảng 4.15: Tốc độ tăng trưởng về chiều cao của một số loài cây gỗ chính .............. 93 Bảng 4.16: Tốc độ tăng trưởng về đường kính của một số loài cây gỗ chính ........... 94 Bảng 4.17: Mức độ xói mòn đất ở các kiểu thảm thực vật....................................... 98 Bảng 4.18: Một số tính chất lý học của đất ở các kiểu thảm thực vật....................... 99 Bảng 4.19: Một số tính chất hoá học của đất ở các kiểu thảm thực vật .................. 101 Bảng 4.20: Sự thay đổi mật độ của các nhóm VSV đất ở các kiểu thảm thực vật (2011 - 2013) ...................................................................................... 109 Bảng 4.21: Sự thay đổi mật độ của các nhóm VSV đất theo chức năng ở các kiểu thảm thực vật (2011 - 2013) ................................................................ 110 Bảng 4.22: Thành phần vi sinh vật đất ở các kiểu thảm thực vật ........................... 112 Bảng 4.23: Thành phần loài và độ phong phú của Giun đất................................... 116 ở các kiểu thảm thực vật ....................................................................................... 116 Bảng 4.24: Độ phong phú của các nhóm Mesofauna khác ở các kiểu thảm thực vật ... 118 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Sơ đồ bố trí ODB....................................................................................40 Hình 3.1. Bản đồ hành chính huyện Vị Xuyên........................................................47 Hình 3.2: Sự thay đổi nhiệt độ theo năm.................................................................48 Hình 3.3: Sự thay đổi lượng mưa theo năm ............................................................50 Hình 3.4: Sự thay đổi độ ẩm theo năm....................................................................50 Hình 3.5: Sự thay đổi số giờ nắng theo năm ...........................................................51 Hình 4.1: Gỗ Nghiến bị khai thác trái phép ở xã Phong Quang huyện Vị Xuyên ....80 Hình 4.2: Những cây Nghiến được cắt thành thớt để bán qua biên giới...................80 Hình 4.3: Tỷ lệ (%) loài, chi, họ ở các kiểu thảm thực vật ......................................85 Hình 4.4: Phân bố của cây gỗ theo cấp chiều cao ở các kiểu thảm thực vật.............90 Hình 4.5: Sự phân bố của cây gỗ theo cấp đường kính ở các kiểu thảm thực vật.....92 Hình 4.6: Độ pHKCl trong đất ở các kiểu thảm thực vật........................................102 Hình 4.7: Hàm lượng đạm tổng số (%) trong đất ở các kiểu thảm thực vật ...........103 Hình 4.8: Hàm lượng mùn trong đất ở các kiểu thảm thực vật ..............................104 Hình 4.9: Hàm lượng lân dễ tiêu trong đất ở các kiểu thảm thực vật.....................105 Hình 4.10: Hàm lượng kali dễ tiêu trong đất ở các kiểu thảm thực vật..................106 Hình 4.11: Hàm lượng Ca2+ trong đất ở các kiểu thảm thực vật ............................107 Hình 4.12: Hàm lượng Mg2+ trong đất ở các kiểu thảm thực vật ...........................108 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Bước vào thế kỷ XXI nhân loại đang đứng trước thách thức rất lớn về hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu. Theo công ước khung về biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc năm 1992, có nhiều nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu nhưng chủ yếu đều do các hoạt động của con người làm tăng lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính và khai thác cạn kiệt nguồn tài nguyên rừng, làm giảm khả năng điều hòa không khí của các hệ sinh thái rừng. Chúng ta đã và đang chứng kiến những hậu quả khủng khiếp do biến đổi khí hậu gây ra như: hiện tượng ấm lên của trái đất, sự gia tăng và xuất hiện bất thường của những trận bão, lũ lụt với cường độ và sức tàn phá lớn, sự suy thoái đất đai, dịch bệch phát sinh, đa dạng sinh học bị suy giảm,...làm ảnh hưởng đến cuộc sống của hàng trăm triệu người trên trái đất. Ở Việt Nam, biến đổi khí hậu cũng đã có những biểu hiện rất rõ rệt như: hạn hán kéo dài, bão, lũ lụt xảy ra trên diện rộng và cường độ ngày càng tăng. Số liệu quan trắc cho thấy, trong 50 năm qua nhiệt độ nước ta tăng trung bình 0,7oC, nước biển dâng 20cm đã đe dọa đến đời sống, kinh tế và sức khỏe của hành chục triệu người [12]. Nhận thức rõ tác hại nghiêm trọng do biến đổi khí hậu gây ra, ngày 17/8/2004 Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Định hướng chiến lược phát triển bền vững ở Việt Nam - còn gọi là chương trình nghị sự 21 của Việt Nam” [10]. Chương trình này đề cập đến nhiều nội dung, trong đó có nhiệm vụ bảo vệ và phát triển rừng. Mục tiêu đến năm 2020 độ che phủ rừng nước ta đạt 45%. Điều đó cho thấy, rừng không chỉ có vai trò cung cấp nguồn tài nguyên quý giá mà rừng còn có vai trò quan trọng trong điều hòa khí hậu, duy trì cân bằng sinh thái và làm chậm quá trình nóng lên của trái đất. Vị Xuyên là một huyện vùng thấp của tỉnh Hà Giang có tổng diện tích rừng là 102.072,06 ha chiếm 68% diện tích tự nhiên. Tuy diện tích rừng hiện nay là khá lớn nhưng do hậu quả của tập quán du canh, du cư, phá rừng làm nương rãy, khai thác tài nguyên rừng,…của đồng bào các dân tộc thiểu số diễn ra trong thời gian 2 khá dài nên chất lượng rừng ở huyện Vị Xuyên đã suy giảm nghiêm trọng, diện tích rừng hiện nay chủ yếu là rừng non, rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên. Quá trình phục hồi rừng tự nhiên có thể trải qua các giai đoạn khác nhau và phụ thuộc vào điều kiện khác nhau ở từng vùng. Ở huyện Vị Xuyên quá trình phục hồi thảm thực vật cũng có xu hướng phát triển qua các giai đoạn từ thảm cỏ đến thảm cây bụi thấp, thảm cây bụi cao và rừng thứ sinh. Tuy nhiên, đến nay ở huyện Vị Xuyên chưa có công trình nào nghiên cứu về khả năng tái sinh và phục hồi rừng tự nhiên. Xuất phát từ những lý do như trên chúng tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu hiện trạng thảm thực vật và quá trình phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định và phân tích được một số đặc điểm của các kiểu thảm thực vật ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang. Làm sáng tỏ sự khác biệt về tính chất vật lý, hóa học, vi sinh vật và động vật đất của các kiểu thảm thực vật khác nhau làm cơ sở đề xuất các biện pháp phục hồi rừng ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang. 3. Phạm vi nghiên cứu - Về thực vật và môi trường đất: Nghiên cứu các kiểu thảm thực vật cây lá rộng trên núi đất, hệ thực vật bậc cao có mạch và môi trường đất dưới các kiểu thảm thực vật nghiên cứu. - Về nguyên nhân gây suy thoái rừng: Tập trung nghiên cứu những hoạt động làm suy thoái rừng (khai thác gỗ, khai thác lâm sản ngoài gỗ, cháy rừng...). - Địa điểm chọn nghiên cứu (thu thập số liệu về thực vật, về đất) đều có đặc điểm tương đồng như địa hình, khí hậu, hướng phơi, đá mẹ, sự tác động của con người... - Đề tài chỉ nghiên cứu các kiểu thảm thực vật mà xu hướng biến động theo chiều diễn thế đi lên phục hồi rừng tự nhiên. - Đề tài không nghiên cứu khí hậu thực vật quần do thời gian và thiết bị hạn chế. 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4.1. Về lý luận Bằng những dẫn liệu khoa học đã làm sáng tỏ quy luật tái sinh và diễn thế đi lên phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang. Góp phần làm sáng tỏ mối quan hệ giữa thảm thực vật với các yếu tố của môi trường đất trong quá trình phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang. 4.2. Về thực tiễn Trên cơ sở nghiên cứu quá trình tái sinh và diễn thế tự nhiên của các kiểu thảm thực vật, đề xuất một số giải pháp nhằm phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang đạt hiệu quả cao. Kết quả của luận án cung cấp những dẫn liệu phục vụ cho hoạt động giảng dạy và nghiên cứu chuyên ngành ở các trường Đại học và Cao đẳng. 5. Những đóng góp mới của luận án Lần đầu tiên thảm thực vật và hệ thực vật huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang được nghiên cứu một cách có hệ thống. Cung cấp các dẫn liệu khoa học về quá trình phục hồi rừng tự nhiên ở huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang. 4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Một số khái niệm liên quan 1.1.1. Khái niệm thảm thực vật Thảm thực vật (vegetation) là khái niệm phổ biến trong nghiên cứu sinh thái học, đã có nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước đưa ra các định nghĩa khác nhau về thảm thực vật. Theo Schmithusen J. (1976) [67] thì thảm thực vật là lớp thực bì của trái đất và các bộ phận hợp thành khác nhau của nó. Thái Văn Trừng (1999) [86] cho rằng thảm thực vật là các quần hệ thực vật phủ trên mặt đất như một tấm thảm xanh. Trần Đình Lý (1998) [54] đưa ra khái niệm thảm thực vật là toàn bộ lớp phủ thực vật ở một vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ thảm thực vật trên toàn bộ bề mặt trái đất. Theo tác giả, thảm thực vật là một khái niệm chung chưa chỉ rõ đặc trưng hay phạm vi không gian của đối tượng cụ thể. Nó chỉ có ý nghĩa và giá trị cụ thể khi có định ngữ kèm theo như: thảm thực vật cây bụi, thảm thực vật rừng ngập mặn… Chúng ta đều biết thành phần chủ yếu của thảm thực vật là những cá thể của các loài cây cỏ, nhưng đối tượng nghiên cứu của thảm thực vật là những tập thể cây cối được hình thành do một số lượng lớn hay nhỏ những cá thể của các loài tập hợp lại. Tuy nhiên không phải các nhà nghiên cứu về thảm thực vật đều nhất trí với nhau về đơn vị nghiên cứu cơ bản. Do đó trên thế giới có hai chiều hướng nghiên cứu khác nhau. Chiều hướng thứ nhất gồm một số ít các nhà nghiên cứu: Negri (Italia); Gleason, Curtis (Mỹ); Whitaker, Brown (Anh); Fournier, Lenoble (Pháp) và Ramenxki (Liên Xô cũ, trước 1953) cho rằng cá thể các loài cây là thực thể duy nhất trong thiên nhiên và phủ nhận sự tồn tại của các quần thể (theo Thái Văn Trừng 1970, [85]). Theo quan điểm này - còn gọi là quan điểm cá thể thì thảm thực vật là một biến trạng liên tục, có nghĩa là bao gồm những tập hợp ngẫu nhiên của cá thể các loài cây luôn luôn thay đổi thành phần và không có ranh giới rõ nét. Chiều hướng thứ hai gồm đa số các nhà khoa học có uy tín của nhiều nước trên thế giới như: Braun - Blanquet, Pavillard (Pháp); Du Rietz, Rubel (Scandinavi); Weavar, 5 Clements (Anh); Walter (Đức); Shoo, Tuxen (Hungari); Pavlovxki (Ba Lan); Sukasov, Lavrenko (Liên Xô cũ)..., đều nhất trí cho rằng đối tượng nghiên cứu cơ bản của thảm thực vật là những quần thể thực vật. Theo quan điểm này - còn gọi là quan điểm quần thể thì thảm thực vật bao gồm những đơn vị cụ thể có hình dáng, cấu trúc, thành phần, ranh giới, trạng mùa, động thái và vùng phân bố..., đều dựa trên cở sở sinh thái học và địa lý học thực vật (theo Thái Văn Trừng 1970, [85]). *Nhận xét: Trên thế giới, có hai quan điểm trái ngược nhau về sự tồn tại của kiểu thảm thực vật trong tự nhiên. Một quan điểm cho rằng, thảm thực vật không được xem như những đơn vị riêng biệt, mà chúng thay đổi không ngừng khi ở cùng khu vực, điều kiện hoàn cảnh sống thay đổi hoặc khu vực phân bố của các loài thay đổi. Chỉ có cá thể loài cây là thực thể duy nhất tồn tại trong thiên nhiên. Ngược lại với quan điểm nói trên, phần lớn các nhà nghiên cứu cho rằng, thảm thực vật bao gồm các đơn vị cụ thể, mà ngoại mạo, cấu trúc, thành phần, ranh giới, động thái, đặc điểm phân bố đều dựa trên cơ sở sinh thái học và địa lý học thực vật. Tuy nhiên, nguyên tắc và phương pháp phân chia thảm thực vật của các nhà khoa học thuộc trường phái này lại rất khác nhau. 1.1.2. Khái niệm tái sinh rừng Tái sinh rừng (forestry regeneration) là một thuật ngữ được nhiều nhà khoa học sử dụng để mô tả sự tái tạo (phục hồi) của lớp cây con dưới tán rừng. Theo Phùng Ngọc Lan (1986) [40] “Tái sinh rừng là một quá trình sinh học mang tính đặc thù của hệ sinh thái rừng. Biểu hiện đặc trưng của hệ sinh thái rừng là sự xuất hiện một thế hệ cây con của những loài cây gỗ ở những nơi có hoàn cảnh rừng”. Theo nghĩa hẹp, tái sinh rừng là quá trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng, chủ yếu là tầng cây gỗ. Sự xuất hiện lớp cây con mới làm phong phú thêm số lượng và thành phần loài trong quần thể sinh vật. Động vật, thực vật, vi sinh vật đóng góp vào việc thay đổi cả quá trình trao đổi vật chất và năng lượng trong hệ sinh thái. Do đó theo nghĩa rộng tái sinh rừng là sự tái sinh nhằm đảm bảo cho sự tồn tại liên tục của một hệ sinh thái rừng. 6 1.1.3. Khái niệm về phục hồi rừng tự nhiên Phục hồi rừng là quá trình biến đổi tuần tự theo hướng đi lên của các kiểu thảm thực vật để hình thành một quần xã rừng tương đối ổn định. Theo quan điểm sinh thái học thì phục hồi rừng là một quá trình tái tạo lại một hệ sinh thái mà trong đó cây gỗ là yếu tố cấu thành chủ yếu. Đó là một quá trình sinh địa phức tạp gồm nhiều giai đoạn và kết thúc bằng sự xuất hiện một thảm thực vật cây gỗ bắt đầu khép tán (Trần Đình Lý, 1995) [50]. Phục hồi rừng tự nhiên là quá trình hình thành rừng thứ sinh (secondary forest) do diễn thế đi lên ở nơi rừng đã bị mất hoặc bị khai thác cạn kiệt. Chỉ tiêu định lượng xác định rừng non thứ sinh phục hồi đối với rừng gỗ, chúng tôi sử dụng quan điểm của Trần Đình Lý (1995): Độ tàn che của cây gỗ có chiều cao từ 3m trở lên đạt 0,3 [50]. 1.2. Những nghiên cứu về phân loại thảm thực vật 1.2.1. Các nguyên tắc phân loại thảm thực vật Thảm thực vật trên trái đất vô cùng phong phú và đa dạng, chúng hình thành, tồn tại và phát triển trong các điều kiện và các mối tương tác khác nhau như địa lý địa hình, đá mẹ - thổ nhưỡng, khí hậu - thủy văn, các yếu tố hệ thực vật, động vật và vi sinh vật…Cho đến nay các nhà khoa học vẫn chưa tìm được những tiêu chuẩn có sự thống nhất chung để phân loại thảm thực vật. Dựa trên quan điểm và phương pháp nghiên cứu khác nhau người ta đã đưa ra những nguyên tắc phân loại và xây dựng hệ thống phân loại khác nhau. Có những nhà khoa học lấy tổ thành hệ thực vật (chủ yếu là các loài thực vật) làm yếu tố chủ đạo để phân loại thảm thực vật. Một số nhà khoa học khác lại căn cứ vào những đặc trưng ngoại mạo và cấu trúc thảm thực vật để phân loại hoặc có quan điểm lại căn cứ vào đặc điểm khí hậu, thổ nhưỡng làm tiêu chuẩn phân loại. Có người căn cứ vào phân bố không gian làm tiêu chuẩn phân loại. Mỗi quan điểm dựa trên những căn cứ hợp lý riêng rẽ của nó, chứ chưa phản ánh được bản chất toàn diện của thảm thực vật. Tuy vậy, hiện nay có 4 trường phái chính thường được các nhà khoa học áp dụng trong nghiên cứu thảm thực vật như sau: 7 1.2.1.1. Nguyên tắc lấy thành phần thực vật làm yếu tố chủ đạo Nguyên tắc này được đặt nền móng bởi Hult R. (1881) và được các tác giả Schroter J. và Brockmann - Jerosch (1916) bổ sung hoàn thiện. Về sau được các nhà thực vật Pháp mở rộng, bổ sung và xây dựng thành nguyên tắc phân loại thảm thực vật đã được áp dụng khá rộng rãi trong thế kỷ XX. Tiêu biểu cho trường phái này là Braun - Blanquet, 1928 (theo Thái Văn Trừng 1970, [85]). Đơn vị phân loại cơ bản thảm thực vật theo nguyên tắc phân loại này là quần hợp (Association). Thuật ngữ được Humboldt A. F. đề xướng đầu tiên vào năm 1807 để chỉ nhóm thực vật nhất định trong không gian. Về sau được trường phái Braun Blanquet bổ sung, làm sáng tỏ thêm và nó được sử dụng làm đơn vị phân loại cơ sở của thảm thực vật. Trong hệ thống này bậc phân loại cao nhất là lớp quần hợp, dưới lớp là bộ quần hợp, liên quần hợp, quần hợp, phân quần hợp, biến thể và đơn vị cuối cùng là diện. Cấu trúc của hệ thống phân loại này được trình bày ở bảng 1.1 Bảng 1.1: Hệ thống phân loại thảm thực vật của Braun - Blanquet (Theo Trần Đình Lý, 1998 [54]) Bậc phân loại Cấu trúc đuôi Ví dụ Lớp quần hợp - Class - etea Arrhenatheretea Bộ quần hợp - Order - etalia Arrhenatheretalia Liên quần hợp - Alliance - ion Arrhenatherion Quần hợp - Association - etum Arrhenatheretum Phân quần hợp - Subassociation - etosum Brizeetosum Biến thể - Variant Không có đuôi riêng Diện - Facies - osum Brizetosum 1.2.1.2. Nguyên tắc lấy đặc điểm ngoại mạo làm yếu tố chủ đạo Đại diện cho trường phái này là Humboldt A. F. (1804 - 1859), Grisebach A. H. R. (1838), Warming E. (1896), Schimper A. F. W. (1898), Rubell E. (1926), Clements F. E. (1928), Schmithusen J. (1939), Walter H. (1960) và nhiều tác giả khác (dẫn theo Trần Đình Lý, 1998 [54]). Theo nguyên tắc phân loại này thì hình dạng bề ngoài của quần thể thực vật (quần chủng hoặc quần xã) là một nhóm nhân tố cơ bản trong bức tranh chung của 8 cảnh quan thiên nhiên. Các đặc điểm ngoại mạo được thể hiện tập trung ở dạng sống. Bởi vì dạng sống không chỉ nói lên vẻ bề ngoài, mà nó là kết quả của quá trình tác động qua lại lâu dài giữa cơ thể thực vật với môi trường, trước hết là các dấu ấn tạo ra do tác động của khí hậu và thổ nhưỡng. Vì vậy, trong một đơn vị phân loại thảm thực vật có thể có nhiều loài thực vật rất xa nhau về hệ thống học, nhưng do sự tương đồng về điều kiện nơi sống mà dẫn đến những đồng quy về ngoại mạo. Hình thái ngoài của thảm thực vật cũng phản ánh khá rõ đặc tính sinh thái của chúng. Đơn vị phân loại cơ bản của nguyên tắc này là quần hệ (Formation) tương ứng với thuật ngữ kiểu thảm thực vật hay kiểu quần lạc thực vật. Khái niệm về quần hệ được Grisebach A. H. R. định nghĩa năm 1838 (Thái Văn Trừng, 1970 [85]). 1.2.1.3. Nguyên tắc phân loại thảm thực vật dựa trên phân bố không gian của chúng làm yếu tố chủ đạo Cơ sở của nguyên tắc phân loại này là mối quan hệ nhân quả giữa thảm thực vật và không gian phân bố của chúng. Vì vậy, việc nghiên cứu các quy luật và nguyên nhân phân bố của chúng phải bắt đầu từ việc nghiên cứu từng đơn vị phân loại của thảm thực vật (quần hợp, liên quần hợp, quần hệ…) Các nhà nghiên cứu cho rằng có 3 nguyên nhân chính chi phối sự phân bố không gian của thảm thực vật là: - Sự phân ly của giới thực vật do các nguyên nhân sinh học mang tính di truyền có liên quan đến lịch sử trái đất. - Phân bố không gian của nơi sống và những khác biệt giữa các khoảng không gian tiềm năng, nơi sinh sống của thảm thực vật do các nhân tố sinh học. - Tác động của con người, nhờ các tác động này mà thảm thực vật địa phương thường mang những nét đặc biệt có liên quan đến lịch sử của nền văn hóa con người. Phân chia thảm thực vật theo không gian được đề xuất chủ yếu bởi các nhà nghiên cứu thành lập bản đồ địa thực vật. Đối tượng nghiên cứu chủ yếu của hướng nghiên cứu này là các vùng lãnh thổ đã được xác định với mục đích nghiên cứu sự phân bố của các quần xã thực vật khác nhau trên các vùng lãnh thổ đó, vạch ra được cấu trúc của các lớp phủ thực vật và mối tương quan tồn tại giữa các quần thể với nhau và với môi trường. 9 Theo nguyên tắc này có 3 cách phân chia thảm thực vật: - Phân chia thảm thực vật thực tế đang tồn tại theo các quần xã thực vật, vì chúng được phân ranh giới với nhau trên cơ sở tổ hợp các loài tiêu biểu, nên có thể phân biệt các vùng thực vật theo các quần xã ưu thế, chủ đạo và ổn định, đó là các tổ hợp quần xã. Căn cứ vào các tổ hợp quần xã và phân bố không gian của chúng, người ta có thể phân biệt được các đơn vị không gian tự nhiên nhỏ nhất của thảm thực vật là các tiểu khu thực vật (wuchsdistrikte). Các tiểu khu lại hợp thành các đơn vị lớn hơn: Khu (berirke), vùng (provinzen), miền (region), khu hệ (reich). - Phân chia các quần xã thực vật đang tồn tại theo đặc tính các quần hệ mà tên của quần hệ thường là biểu tượng cho các tổ hợp ấy (savan ẩm, rừng mưa…). - Phân chia theo thảm thực vật tự nhiên tiềm năng. Các khoảng không gian sống tự nhiên của thảm thực vật có thể được xác định và giới hạn hoặc là về mặt hệ thực vật theo quần xã tự nhiên tiềm năng dựa trên cơ sở thảm thực vật cực đỉnh thực tế đang tồn tại, hoặc về mặt sinh thái ngoại mạo dựa theo đặc tính của các quần xã cực đỉnh. 1.2.1.4. Nguyên tắc dựa trên yếu tố phát sinh quần thể thực vật làm yếu tố chủ đạo Trong nguyên tắc phân loại này, các yếu tố phát sinh thảm thực vật như: địa lý - địa hình, khí hậu - thủy văn, đá mẹ - thổ nhưỡng, yếu tố sinh vật, khu hệ thực vật… được chọn làm yếu tố chủ đạo. Do đó, mỗi bậc phân loại đều gắn liền với yếu tố phát sinh này. Kiểu thảm thực vật là đơn vị cở sở của nguyên tắc phân loại này. Kiểu thảm thực vật được coi là tương đương với quần hệ trong nguyên tắc phân loại theo cấu trúc ngoại mạo (Thái Văn Trừng, 1970 [85]). Trên kiểu thảm là các nhóm kiểu thảm (hay nhóm quần hệ). Dưới các kiểu thảm là kiểu phụ, kiểu trái và thấp nhất là quần hợp thực vật. Nguyên tắc phân loại lấy yếu tố phát sinh quần thể thực vật làm yếu tố chủ đạo là sự kết hợp giữa các nguyên tắc phân loại đã nêu trên. Vì thế mà tên gọi của các bậc phân loại trên đều dựa theo nguyên tắc này. Ví dụ: kiểu thực vật phân loại 10 theo đới khí hậu như rừng nhiệt đới, rừng á nhiệt đới, rừng ôn đới…hay phân loại kiểu thảm thực vật theo đặc điểm cấu trúc ngoại mạo như rừng kín thường xanh, rừng kín nửa rụng lá… Trong thời gian gần đây các hệ thống phân loại thảm thực vật thường được các tác giả áp dụng đồng thời các nguyên tắc trên. Ở các bậc phân loại từ quần hệ trở lên, các trạng thái hay các kiểu rừng thường được áp dụng theo nguyên tắc cấu trúc ngoại mạo, còn các bậc phân loại thấp hơn dưới quần hệ, các kiểu phụ, kiểu trái, ưu hợp thực vật được phân biệt dựa vào tổ thành loài cây trong quần xã. 1.2.2. Một số hệ thống phân loại thảm thực vật trên thế giới và ở Việt Nam 1.2.2.1. Trên thế giới Theo Schmithusen J. (1976) [67], ở châu Âu có hai hệ thống phân loại thảm thực vật chủ yếu. Đó là hệ thống phân loại các quần xã thực vật mà đơn vị cơ bản là quần hợp (association) của Braun - Blanquet (1928) được các nhà thực vật học theo trường phái của Pháp áp dụng và hệ thống phân loại lấy quần hệ thực vật làm đơn vị cơ bản, chủ yếu do các nhà địa thực vật người Đức áp dụng. Ở Liên Xô cũ, ngay từ đầu thế kỷ XX Morodov G. F. là người đầu tiên đặt nền móng vững chắc cho trường phái phân loại rừng phục vụ kinh doanh. Trên quan điểm coi rừng là một sinh địa quần lạc, Sukasov V. N. đã phát triển và xây dựng nên trường phái phân loại kiểu rừng, dựa vào những đặc điểm tổng hợp để phân loại (địa hình, thực bì, thổ nhưỡng). Tác giả chủ trương dùng đơn vị cơ bản phân loại thảm thực vật là quần hợp. Học thuyết phân loại kiểu rừng của Sukasov V. N. dựa trên nguyên lý sinh địa quần lạc đã có tác dụng phục vụ thiết thực cho công tác kinh doanh rừng ở Liên Xô cũ và các nước Đông Âu trước đây. Theo Thái Văn Trừng (1970) [85], hệ thống phân loại đầu tiên về thảm thực vật rừng nhiệt đới là của Schimper A. F. (1898). Trong hệ thống này Schimper A. F. đã chia thảm thực vật thành 3 quần hệ: quần hệ khí hậu, quần hệ thổ nhưỡng và quần hệ vùng núi. Trong mỗi quần hệ tác giả còn phân biệt các kiểu rừng khác nhau. Sau Schimper A. F. có một số hệ thống phân loại của các tác giả như: Rubel, Ilinxki, Burt - Davy, Beard, Aubreville...trong đó đáng chú ý là hệ thống của