Tài liệu Nghiên cứu đặc điểm thảm thực vật thoái hóa và một số mô hình rừng trồng ở thành phố cẩm phả, tỉnh quảng ninh.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THẢM THỰC VẬT THOÁI HÓA VÀ MỘT SỐ MÔ HÌNH RỪNG TRỒNG Ở THÀNH PHỐ CẨM PHẢ, TỈNH QUẢNG NINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THẢM THỰC VẬT THOÁI HÓA VÀ MỘT SỐ MÔ HÌNH RỪNG TRỒNG Ở THÀNH PHỐ CẨM PHẢ, TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 62.42.01.20 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS.NGUYỄN THẾ HƯNG 2. TS. LÊ ĐỒNG TẤN THÁI NGUYÊN - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng rôi. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Thái Nguyên, tháng 8 năm 2016 Tác giả luận án Vũ Thị Thanh Hương ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. Nguyễn Thế Hưng và TS. Lê Đồng Tấn đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin cảm ơn Ban Đào tạo - Đại học Thái Nguyên, Ban Giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Sinh học và Phòng Sau đại học - Trường Đại học Sư phạm (Đại học Thái Nguyên), đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án này. Tôi cũng xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, các bạn đồng nghiệp, những người luôn động viên, khuyến khích và giúp đỡ về mọi mặt để tôi có thể hoàn thành công việc học tập, nghiên cứu của mình. Thái Nguyên, tháng 8 năm 2016 Tác giả luận án Vũ Thị Thanh Hương iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ ii MỤC LỤC............................................................................................................. iii DANH MỤC VIẾT TẮT ..................................................................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. viii DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................... x MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 1. Lý do chọn đề tài................................................................................................ 1 2. Những điểm mới của luận án ............................................................................ 3 3. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của luận án ............................................. 3 4. Luận điểm bảo vệ............................................................................................... 4 5. Giải thuyết khoa học.......................................................................................... 4 6. Cấu trúc của luận án...................................................................................................4 Chương 1................................................................................................................ 5 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................................... 5 1.1. Các công trình nghiên cứu về thảm thực vật................................................. 5 1.1.1. Phân loại thảm thực vật ........................................................................... 5 1.1.2. Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của thảm thực vật ........................... 7 1.1.3. Các công trình nghiên cứu về tái sinh, phục hồi rừng ............................. 9 1.2. Các công trình nghiên cứu về sinh khối, năng suất khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật ................................................................................... 11 1.2.1. Một số khái niệm cơ bản ........................................................................ 11 1.2.2. Lược sử phương pháp đánh giá khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật ................................................................................................................. 11 1.2.3. Kết quả đánh giá khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật ............. 13 1.3. Các công trình nghiên cứu về đất đai .......................................................... 17 1.3.1. Nghiên cứu đặc tính vật lý, hóa học của đất đồi núi thoái hóa .............. 17 1.3.2. Nghiên cứu về tác động của thảm thực vật đối với đất........................... 18 1.3.3. Nghiên cứu về bảo vệ đất và chống xói mòn đất .................................... 19 1.4. Các công trình nghiên cứu về trồng rừng .................................................... 22 iv 1.4.1. Những vấn đề nghiên cứu cơ bản về trồng rừng ................................... 22 1.4.2. Nghiên cứu các giải pháp kinh doanh và kỹ thuật trồng rừng .............. 23 1.4.3. Các công trình nghiên cứu vấn đề điều tra, quy hoạch rừng trồng ....... 25 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ...................................................................................... 27 Chương 2.............................................................................................................. 29 MỤC TIÊU - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 29 2.1. Mục tiêu chung ............................................................................................. 29 2.2. Mục tiêu cụ thể.............................................................................................. 29 2.3. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................... 29 2.3.1. Các kiểu thảm thực vật tự nhiên thoái hóa ............................................... 29 2.3.2. Một số loại rừng trồng ............................................................................. 30 2.5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ................................................... 31 2.5.1. Cách tiếp cận ........................................................................................... 31 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 32 Chương 3.............................................................................................................. 41 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - XÃ HỘI VÙNG NGHIÊN CỨU ............................. 41 3. 1. Điều kiện tự nhiên .......................................................................................... 41 3.1.1. Vị trí địa lý .............................................................................................. 41 3.1.2. Địa hình .................................................................................................. 42 3.1.3. Khí hậu - thuỷ văn .................................................................................. 43 3.1.4. Địa chất - thổ nhưỡng ............................................................................ 45 3.1.5. Tài nguyên thiên nhiên........................................................................... 47 3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội thành phố Cẩm Phả ................................................ 48 3.2.1. Dân số, dân tộc và phân bố dân cư......................................................... 48 3.2.2. Đặc điểm kinh tế và xã hội ..................................................................... 49 3.3. Đánh giá điều kiện thuận lợi và khó khăn về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của thành phố Cẩm Phả trong việc bảo tồn, phát triển thảm thực vật ......... 50 3.3.1.Thuận lợi .................................................................................................. 51 3.3.2. Khó khăn ................................................................................................. 52 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ...................................................................................... 55 Chương 4.............................................................................................................. 56 v KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................................. 56 4.1. Thành phần thực vật trong các kiểu thảm thực vật thoái hóa ................... 56 4.1.1. Phân tích đặc trưng về thành phần loài thực vật trong mỗi kiểu thảm thực vật ........................................................................................................ 60 4.1.2. Đánh giá mức độ giống nhau về thành phần loài thực vật giữa các kiểu thảm thực vật ................................................................................................ 65 4.2. Đặc trưng về dạng sống thực vật (Life form) trong các thảm thực vật ...... 67 4.2.1. Rừng IIA (Rừng non phục hồi tự nhiên sau nương rẫy ở phường Mông Dương) .................................................................................................................. 69 4.2.2. Thảm thực vật cây bụi IC ........................................................................ 70 4.2.3. Thảm thực vật cây bụi IA ........................................................................ 70 4.2.4. Thảm cỏ cao ........................................................................................... 71 4.3. Cấu trúc của các kiểu thảm thực vật ........................................................... 73 4.3.1. Cấu trúc theo chiều thẳng đứng ............................................................. 73 4.3.2. Cấu trúc theo mặt phẳng ngang ............................................................. 85 4.4. Khả năng tái sinh của các loài cây gỗ trong các thảm thực vật tự nhiên ...... 88 4.4.1. Mật độ cây gỗ tái sinh............................................................................ 89 4.4.2. Tổ thành loài trong lớp tái sinh tự nhiên .................................................. 91 4.5. Đặc tính lý hóa của đất trong các thảm thực vật tự nhiên và rừng trồng ..... 93 4.5.1. Độ dày tầng đất và khối lượng thảm mục trong đất .................................. 94 4.5.2. Tính chất vật lý của đất............................................................................ 95 4.5.3.Yếu tố độ chua.......................................................................................... 98 4.5.4. Đặc tính hóa học .................................................................................. 100 4.6. Khả năng phòng hộ và bảo vệ môi trường của các thảm thực vật .............. 110 4.6.1. Khả năng giữ nước trong đất của các thảm thực vật ............................... 111 4.6.2. Khả năng chống xói mòn đất của các thảm thực vật............................... 114 4.6.3. Khả năng tích lũy cacbon trong các thảm thực vật tự nhiên ................... 119 4.6.4. Khả năng tích lũy cacbon trong sinh khối phần trên mặt đất ở một số loại rừng trồng ..................................................................................................... 128 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .................................................................................... 146 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................... 147 vi Kết luận .............................................................................................................. 147 Khuyến nghị ....................................................................................................... 148 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ........................ 150 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN........................................................................... 150 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 151 PHỤ LỤC........................................................................................................... 167 vii DANH MỤC VIẾT TẮT TT Viết tắt Viết đầy đủ 1 CDM Clean Development Mechanism 2 GDP Gross Domestic Product 3 JIFPRO Japan International Forestry of Promotion 4 IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change 5 ICRAF International Center for Research in Agroforestry 6 UBND Ủy ban nhân dân 7 UNFCCC 8 UNESCO United Nations Framework Convention on Educational, Scientific and Climate Change United Nations Cultural Organization viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Địa điểm, nguồn gốc của các kiểu thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh .......................................................................................... 30 Bảng 4.1: Sự phân bố của các loài, các chi, các họ thực vật trong các thảm thực vật tự nhiên ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh .................................. 56 Bảng 4.2: Sự phân bố của các taxon thực vật trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh .......................................................................... 57 Bảng 4.3: Sự phân bố các taxon thuộc lớp Hai lá mầm (MAGNOLIOPSIDA) và lớp Một lá mầm (LILIOPSIDA) trong ngành Hạt kín (Angiospermae) ..... 57 Bảng 4.4: Số loài trong các họ thực vật ở thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh ......... 58 Bảng 4.5: Sự phân bố số họ và số loài thực vật trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ................................................................... 58 Bảng 4.6: Số loài trong các họ thực vật trong thảm thực vật rừng IIA.......................... 61 Bảng 4.7: Số loài trong các họ thực vật trong thảm thực vật cây bụi IC ....................... 62 Bảng 4.8: Số loài trong các họ thực vật trong thảm thực vật cây bụi IA....................... 63 Bảng 4.9: Số loài trong các họ thực vật trong thảm cỏ cao ........................................... 63 Bảng 4.10: Sự phân bố các kiểu dạng sống thực vật trong các kiểu thảm thực vật thoái hóa ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ...................................... 68 Bảng 4.11: Kiểu phân bố trên mặt đất của các loài cây gỗ trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ...................................................... 86 Bảng 4.12: Sự phân bố cây gỗ tái sinh trong các ô nghiên cứu của thảm thực vật rừng IIA và thảm cây bụi IC ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ..... 90 Bảng 4.13: Hàm lượng mùn, độ xốp, dung trọng và độ ẩm của đất (ở độ sâu 0 30cm) trong các kiểu thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả......................... 97 Bảng 4.14: Hàm lượng mùn và các chất tổng số trong đất (độ sâu 0 - 30cm) của các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ...................... 101 Bảng 4.15: Hàm lượng các chất dễ tiêu, các cation trao đổi và độ pH trong đất(độ sâu 0- 30cm) dưới các kiểu thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả ............. 107 Bảng 4.16: Cường độ xói mòn đất trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ........................................................................................ 115 ix Bảng 4.17: Sinh khối tươi của các thảm thực vật thoái hóa ........................................ 122 Bảng 4.18: Sinh khối khô của các thảm thực vật thoái hóa ......................................... 123 Bảng 4.19: Lượng cacbon được tích lũy trong sinh khối thảm thực vật cây bụi và thảm cỏ cao ................................................................................................ 125 Bảng 4.20: Cấu trúc sinh khối tươi cây cá thể Keo tai tượng trong rừng trồng........... 132 Bảng 4.21: Cấu trúc sinh khối tươi trong lâm phần rừng trồng Keo tai tượng............ 135 Bảng 4.22: Sinh khối của cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng trong lâm phần rừng trồng Keo tai tượng .................................................................................... 136 Bảng 4.23: Sinh khối khô trong lâm phần rừng trồng Keo tai tượng ở các độ tuổi khác nhau (tấn/ha)...................................................................................... 138 Bảng 4.24: Lượng cacbon tích lũy trong sinh khối rừng trồng Keo tai tượng ............ 139 Bảng 4.25: Lượng giảm phát thải CO2 trong quá trình tạo ra sinh khối rừng trồng Keo tai tượng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh............................. 140 Bảng 4.26: Cấu trúc sinh khối tươi cây cá thể Bạch đàn và Thông trong rừng trồng ... 143 Bảng 4.27: Cấu trúc sinh khối tươi trong lâm phần rừng trồng Bạch đàn, Thông ...... 143 Bảng 4.28: Sinh khối khô của Bạch đàn và Thông trong lâm phần ............................ 144 Bảng 4.29: Sinh khối của cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng trong lâm phần rừng trồng Bạch đàn, Thông .............................................................................. 144 Bảng 4.30: Sinh khối khô trong lâm phần rừng trồng Bạch đàn, Thông..................... 145 Bảng 4.31: Lượng giảm phát thải CO2 trong quá trình tạo ra sinh khối rừng trồng Bạch đàn, Thông ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ....................... 145 x DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ bố trí các tuyến điều tra ................................................................ 33 Hình 2.2: Cách bố trí ô dạng bản trong các ô tiêu chuẩn ........................................ 34 Hình 2.3: Cách bố trí các điểm lấy mẫu đất trong ô tiêu chuẩn .............................. 36 Hình 2.4: Sơ đồ các bước xác định khả năng tích lũy CO2 của thảm thực vật và xây dựng đường cacbon cơ sở ............................................................. 38 Hình 3.1: Vị trí địa lý thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh..................................... 42 Hình 4.1: Sự phân bố số họ và số loài thực vật trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ........................................................... 59 Hình 4.2: Các họ giàu loài nhất trong mỗi kiểu thảm thực vậtở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh .......................................................................... 60 Hình 4.3: Thành phần dạng sống của các kiểu thảm thực vật thoái hóa ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ........................................................... 69 Hình 4.4: Xu hướng biến đổi về tỷ lệ các nhóm dạng sống trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ........................................ 73 Hình 4.5: Số cây gỗ tái sinh trong các ô nghiên cứu của thảm thực vật rừng IIA và thảm cây bụi IC ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh........ 90 Hình 4.6: Mối tương quan giữa hàm lượng mùn, độ xốp, dung trọng và độ ẩm trong đất các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ....... 98 Hình 4.7: Khối lượng thảm mục và khả năng hút nước của thảm mục trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ....................... 112 Hình 4.8: Khả năng trữ nước của thảm mục trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ................................................................ 113 Hình 4.9: Khă năng giữ nước của thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả (tấn/ha) ... 113 Hình 4.10: Phân loại cường độ xói mòn đất trong các thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, Quảng Ninh................................................................ 116 Hình 4.11: Sinh khối tươi và sinh khối khô trung bình của các thảm thực vật thoái hóa ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh (tấn/ha) ................ 124 Hình 4.12: Cấu trúc lượng cacbon tích lũy trong sinh khối thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ............................................... 127 xi Hình 4.13: Đường cacbon cơ sở của các thảm thực vật thoái hóa ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ............................................................... 128 Hình 4.14: Cấu trúc sinh khối tươi của cây cá thể Keo tai tượng trong rừng trồng Keo tai tượng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ............. 130 Hình 4.15: Sinh khối khô cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng trong rừng trồng Keo tai tượng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh ...................... 136 Hình 4.16: Lượng giảm phát thải CO2 trong quá trình tạo ra sinh khối rừng trồng Keo tai tượng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh....................... 141 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong giai đoạn hiện nay, loài người đang phải đối mặt với những tác động nhiều mặt của biến đổi khí hậu và nước biển dâng (cơ sở hạ tầng bị phá hủy, dịch bệnh, đói nghèo, mất nơi ở, thiếu đất canh tác, suy giảm hệ sinh thái và đa dạng sinh học...). Nguyên nhân trực tiếp của biến đổi khí hậu là do phát thải quá mức các khí nhà kính, đặc biệt là CO2. Lợi ích về mặt môi trường do rừng đem lại là rất lớn. Đặc biệt, thảm thực vật rừng có khả năng tích lũy một lượng lớn cacbon trong khí quyển. Vì thế sự tồn tại của thảm thực vật rừng có vai trò đáng kể trong việc chống lại hiện tượng ấm lên toàn cầu. Tuy nhiên, một trong những vấn đề bức xúc của nhân loại trong bối cảnh biến đổi khí hậu là diện tích rừng càng ngày càng bị thu hẹp. Bên cạnh đó, việc quản lý bền vững tài nguyên rừng vẫn là thách thức không nhỏ. Sự suy thoái về tài nguyên rừng (cả về diện tích và chất lượng) đang được coi là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự biến đổi khí hậu toàn cầu và suy thoái môi trường nghiêm trọng. Ứng phó với biến đổi khí hậu được xác định gồm hai hợp phần:Thích ứng (Adaptation) và Giảm nhẹ (Mitigation). Nghị định thư Kyoto với cơ chế phát triển sạch CDM (Clean Development Mechanism) đã mở ra cơ hội cho các nước đang phát triển trong việc tiếp nhận đầu tư từ các nước phát triển để thực hiện các dự án lớn về Lâm nghiệp. Vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm và khả năng phòng hộ của thảm thực vật (tự nhiên và nhân tạo) là một hướng nghiên cứu mới cần được quan tâm và phát triển. Những vấn đề môi trường cấp bách ở tỉnh Quảng Ninh là sự suy thoái rừng và tài nguyên sinh vật rừng, suy thoái đất và suy giảm chất lượng nước. Một trong những nguyên nhân dẫn đến sự suy thoái này là do diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp. Trong Báo cáo Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Quảng Ninh đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 của UBND tỉnh Quảng Ninh[147] đã chỉ rõ: - “Khoảng 80% diện tích đất của tỉnh là đồi núi. Đất nông nghiệp chiếm 75,4% tổng diện tích đất nhưng phần lớn lại là đất rừng. 2 - Theo “Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam”, nhiệt độ trung bình ở Quảng Ninh có thể tăng thêm 0,7 0C so với nhiệt độ trung bình trong giai đoạn 1980 - 1999. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng sẽ có những tác động trái chiều đến mọi mặt của đời sống kinh tế, xã hội và môi trường. - Phần lớn các dự án trồng rừng chỉ tập trung trồng các loại cây tăng trưởng nhanh như cây keo và bạch đàn”. Trước thực tế đó, UBND tỉnh Quảng Ninh đã xây dựng Định hướng cơ bản trong việc quản lý môi trường, với các mục tiêu cụ thể: (+) Tăng hiệu suất sử dụng tài nguyên và giảm phát thải khí nhà kính; (+)Bảo tồn đa dạng sinh học; (+) Giảm tác động do phá rừng; (+) Thực hiện quản lý rừng bền vững trên phạm vi toàn tỉnh; (+) Cơ cấu nền kinh tế từng bước dịch chuyển từ các hoạt động “nâu” sang “xanh”. Ở tỉnh Quảng Ninh, thành phố Cẩm Phả không chỉ thuộc địa bàn miền núi, mà còn là khu công nghiệp lớn, nên vấn đề môi trường và phát triển bền vững càng là một thách thức lớn. Do nhiều nguyên nhân, hiện nay thảm thực vật thoái hóa ở Thành phố chiếm toàn bộ diện tích đất lâm nghiệp, chúng thuộc các kiểu thảm và các trạng thái khác nhau, được sử dụng với nhiều phương thức và cho những hiệu quả rất khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường. Trong Quyết định số 458/QĐ - UBND ngày 04 tháng 02 năm 2008, UBND tỉnh Quảng Ninh đã phê duyệt điều chỉnh, bổ sung Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội thị xã Cẩm Phả đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 [146] như sau: (+) Kết hợp hài hòa giữa phát triển kinh tế với cải thiện môi trường sinh thái bền vững; (+) Trồng rừng và khoanh nuôi bảo vệ vốn rừng theo hướng xã hội hóa lâm nghiệp… Tuy nhiên, cho đến nay, ngoài công trình của Nguyễn Thế Hưng, Hoàng Hải Âu (2010)[1] tập trung nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên của các loài cây gỗ trong các thảm thực vật cây bụi được hình thành từ quá trình khai thác than ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, thì không có công trình nào khác nghiên cứu về đặc điểm của thảm thực vật thoái hóa và các loại rừng trồng ở vùng nghiên cứu. Đặc biệt, việc nghiên cứu khả năng phục hồi, khả năng phòng hộ của các thảm thực vật (khả năng chống xói mòn, bảo vệ nguồn nước và khả năng tích 3 lũy cacbon) và đề xuất các giải pháp bảo tồn phát triển các thảm thực vật tự nhiên đang bị bỏ ngỏ. Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài "Nghiên cứu đặc điểm của thảm thực vật thoái hóa và một số mô hình trồng rừng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh", nhằm đưa ra những đóng góp về mặt khoa học cho việc định hướng cho việc sử dụng một cách hợp lý và có hiệu quả các kiểu thảm thực vật này cả về mặt kinh tế xã hội và môi trường. 2. Những điểm mới của luận án Luận án là công trình đầu tiên nghiên cứu đặc điểm của thảm thực vật thoái hóa và một số loại rừng trồng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh một cách hệ thống, với nội dung phong phú, toàn diện (Đặc điểm hình thái cấu trúc, đặc điểm hệ thực vật, đặc tính lý, hóa của đất, khả năng phục hồi của các kiểu thảm thực vật). Luận án đưa ra dẫn liệu nghiên cứu đầu tiên về khả năng phòng hộ và bảo vệ môi trường (khả năng bảo vệ đất, chống xói mòn, khả năng trữ nước và khả năng tích lũy cacbon) của các kiểu thảm thực vật tự nhiên và một số loại rừng trồng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh. 3. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của luận án 3.1. Ý nghĩa khoa học Luận án đã xác định những đặc trưng cơ bản của các kiểu thảm thực vật thoái hóa và các loại rừng trồng ở vùng nghiên cứu (hình thái, cấu trúc, sự phân bố của các taxon, thành phần kiểu dạng sống và đặc tính lý, hóa học của đất). Luận án đưa ra những dẫn liệu khoa học chứng minh mối quan hệ mật thiết giữa mức độ thoái hóa của thảm thực vật tự nhiên và rừng trồng với yếu tố khác (đặc tính lý hoá của đất, khả năng bảo vệ đất, chống xói mòn, khả năng giữ nước và khả năng tích lũy cacbon của thảm thực vật...). 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Luận án đã đánh giá được mức độ thoái hóa của thảm thực vật tự nhiên ở vùng nghiên cứu dựa trên các tiêu chí cơ bản. Luận án đã xây dựng được đường cacbon cơ sở cho thảm thực vật cây bụi và thảm cỏ cao. Đây là căn cứ quan trọng để quyết định đầu tư trồng rừng/tái trồng 4 rừng theo cơ chế phát triển sạch (CDM). Đối với các loại rừng trồng, luận án đã xây dựng được mối quan hệ giữa khả năng tích lũy cacbon với một số nhân tố điều tra cơ bản (loài cây trồng, mật độ, tuổi, các chỉ tiêu sinh trưởng…). Luận án đề xuất được một số giải pháp sử dụng hợp lý, bảo tồn và phát triển các thảm thực vật thoái hóa trên địa bàn thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh. Kết quả nghiên cứu của luận án là căn cứ quan trọng cho việc quyết định phương thức sử dụng hợp lý thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh một cách bền vững cả về kinh tế, xã hội và môi trường. 4. Luận điểm bảo vệ Với nguồn gốc và mức độ thoái hóa khác nhau, các kiểu thảm thực vật thoái hóa ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh có sự phân hóa về đặc điểm hình thái cấu trúc, thành phần loài, thành phần kiểu dạng sống, khả năng tái sinh và đặc tính lý, hóa của đất. Khả năng bảo vệ môi trường của các kiểu thảm thực vật thoái hóa và các loại rừng trồng ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh phụ thuộc vào nhiều yếu tố (độ che phủ, cấu trúc tầng tán của thảm thực vật, mật độ, tuổi, loài cây trồng…). 5. Giải thuyết khoa học Trên cơ sở các đặc điểm về cấu trúc, hình thái, thành phần loài, thành phần kiểu dạng sống, khả năng phục hồi, đặc tính lý, hóa học của đất và khả năng bảo vệ môi trường của các kiểu thảm thực vật ở thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, có thể đề xuất được các giải pháp hợp lý để bảo tồn, phát triển các thảm thực vật một cách bền vững. 6. Cấu trúc của luận án Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và khuyến nghị, Tài liệu tham khảo, luận án gồm 3 chương. Chương 1: Tổng quan tài liệu (Tr. 5 - 28); Chương 2: Mục tiêu, đối tượng và phương pháp nghiên cứu (Tr. 29 - 40); Chương 3: Điều kiện tự nhiên, xã hội vùng nghiên cứu (Tr. 41 - 56); Chương 4: Kết quả nghiên cứu (Tr. 57 - 148). Không kể Tài liệu tham khảo, phần chính văn của luận án có 150 trang, với 32 bảng, biểu và 21 hình. Phần Phụ lục có 51 trang, với 10 hình, ảnh và 22 bảng số liệu. 5 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Các công trình nghiên cứu về thảm thực vật 1.1.1. Phân loại thảm thực vật 1.1.1.1. Trên thế giới Trên thế giới, một số tác giả không những phủ nhận sự tồn tại của các quần hợp thực vật mà phủ nhận luôn cả sự tồn tại của những loại hình thảm thực vật khác nhau. Trái với quan điểm trên, phần lớn các nhà nghiên cứu lại nhất trí thảm thực vật bao gồm các đơn vị cụ thể. Cho đến nay, trên thế giới và Việt Nam có nhiều hệ thống phân loại thảm thực vật đã được công bố, mỗi hệ thống lại được dựa trên các yếu tố chủ đạo khác nhau và với các nguyên tắc phân loại thảm thực vật khác nhau. Shimper (1918) đưa ra hệ thống phân loại thảm thực vật dựa trên dạng sống của các cá thể thực vật chiếm ưu thế (theo Thái Văn Trừng (1978)[139]. Aubreville (1963) căn cứ vào độ tàn che trên mặt đất của tầng ưu thế sinh thái để phân biệt các kiểu thảm thực vật (theo Nguyễn Thế Hưng, 2003)[60]. Champion (1936) phân biệt các đai thảm thực vật lớn theo nhiệt độ (Nhiệt đới, Á nhiệt đới, Ôn đới và Núi cao). Cách phân loại này hiện nay vẫn được sử dụng phổ biến. Sucasốp đã xây dựng nên trường phái phân loại kiểu thảm thực vật dựa vào những đặc điểm tổng hợp. Theo đó, yếu tố đầu tiên cần phải chú ý là địa hình, sau đó là thực bì và thổ nhưỡng. Ở Phần Lan, Caiande chủ trương phân loại rừng dựa vào thực vật thảm tươi (theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004)[121]. Theo ông, thảm tươi là chỉ tiêu tốt nhất về tính đồng nhất sinh học của môi trường kể cả tính đồng nhất về hiệu quả của thực vật rừng. Tuy nhiên, điều này đã không hoàn toàn đúng, vì thực tế thảm tươi có khả năng chỉ thị, nhưng không có khả năng chỉ thị cho tất cả điều kiện lập địa. Như trên đã nói, hệ thống phân loại thảm thực vật trên thế giới khá đa dạng, phong phú. Ngoài một số các cách phân loại thảm thực vật như trên, các hệ thống phân loại thảm thực vật chủ yếu trên thế giới tuân theo một số nguyên tắc phân loại cơ bản:  Nguyên tắc phân loại “Lấy thành phần thực vật làm yếu tố chủ đạo” được đặt trên nền móng bởi Ragmar, Hult (1881), Schoroeter và Brockmann - Jerosch (1916), về sau được Braun - Blanquet (1928) kế thừa, phát triển và đã xây dựng thành hệ thống phân loại các thảm thực vật với đơn vị cơ bản là Quần hợp 6 (Association) (theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004)[121].  Nguyên tắc phân loại “Lấy đặc điểm ngoại mạo làm yếu tố chủ đạo”, không căn cứ vào thành phần thực vật, mà chủ yếu căn cứ vào cấu trúc ngoại mạo của thảm thực vật để phân loại. Vì vậy, trong một đơn vị phân loại thảm thực vật có thể có nhiều quần xã thực vật có thành phần thực vật rất xa nhau về hệ thống phát sinh nhưng lại có sự tương đồng về ngoại mạo. Đơn vị phân loại cơ bản của các hệ thống phân loại theo nguyên tắc này là Quần hệ (Formation) hay là Kiểu thảm thực vật, Kiểu quần lạc thực vật. Theo nguyên tắc này, Bear (1944) đã đưa ra một hệ thống 3 cấp là: Quần hợp, Quần hệ và Loạt quần hệ. Còn Forber (1958) đưa ra hệ thống phân loại chung cho thảm thực vật rừng nhiệt đới (Lớp quần hệ, Quần hệ và Phân quần hệ)(theo Nguyễn Thế Hưng, 2003)[60].  Nguyên tắc phân loại “Dựa trên sự phân bố không gian” có điểm xuất phát là: “Thảm thực vật và không gian phân bố của nó có mối quan hệ nhân quả”. Vì vậy, việc nghiên cứu từng đơn vị của thảm thực vật và giải thích nguyên nhân phân bố chúng phải được bắt đầu từ các đơn vị cơ sở của thảm thực vật (các quần xã, quần thể thực vật) (theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004)[124].  Nguyên tắc phân loại “Lấy yếu tố phát sinh quần thể thực vật làm yếu tố chủ đạo” lại lấy các yếu tố liên quan trực tiếp đến sự hình thành thảm thực vật như Khí hậu - Thủy văn, Địa lý - Địa hình, Địa chất - Thổ nhưỡng, Sinh vật (chủ yếu là thực vật) và Con người làm yếu tố chủ đạo. Mỗi bậc phân loại đều gắn liền với các yếu tố phát sinh. Ở Thụy Điển, có trường phái Phát sinh học (phân loại rừng dựa theo 2 nhân tố là độ ẩm và độ phì của đất) (theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004)[121].  UNESCO (1973)[167] đưa ra một khung phân loại chung cho thảm thực vật trên Trái Đất. Tiêu chuẩn cơ bản của hệ thống phân loại này cũng là cấu trúc, ngoại mạo. Hệ thống phân loại này gồm các thứ bậc: Lớp quần hệ (Formation class) - Lớp phụ quần hệ (Formation subclass) - Nhóm quần hệ(Fomation group) Quần hệ (Formation) - Quần hệ phụ (Sub formation) - Các đơn vị nhỏ hơn (Funder subdivision).Theo nguyên tắc này,UNESCO (1973) đã cho công bố Khung phân loại thảm thực vật thế giới bao gồm 5 lớp quần hệ. 1.1.1.2. Ở Việt Nam So với thế giới, thì các công trình phân loại thảm thực vật ở Việt Nam xuất 7 hiện khá muộn. Loeschau (1962) đề ra 3 tiêu chuẩn để phân chia loại hình thảm thực vật ở Việt Nam là thành phần loài cây, đặc tính sinh thái và hình thái cấu trúc (theo Thái Văn Trừng)[139]. Cách phân chia này dễ áp dụng nên được áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, thực chất của cách phân loại này chỉ căn cứ vào mức độ thoái hóa khác nhau nên không phân biệt rừng thứ sinh, rừng nguyên sinh và các giai đoạn diễn thế của thảm thực vật. Trần Ngũ Phương (1970)[91] xây dựng Bảng phân loại rừng miền Bắc nước ta, trong đó đã chú ý đến việc nghiên cứu qui luật diễn thế thứ sinh, diễn biến độ phì, các tính chất vật lý, hóa học và dinh dưỡng đất qua các giai đoạn phát triển của rừng. Thái Văn Trừng (1978)[139] dựa trên quan điểm Sinh thái phát sinh đã xây dựng Bảng phân loại thảm thực vật rừng Việt Nam. Trong đó, nguyên lý cơ bản duy nhất quyết định sự phân hoá những phân loại trong thảm thực vật là nguyên lý sinh thái phát sinh học, với 5 nhóm nhân tố phát sinh: Địa lý - địa hình; khí hậu - thuỷ văn; đá mẹ - thổ nhưỡng; khu hệ thực vật; sinh vật và con người. Đơn vị phân loại cơ sở là Kiểu thảm thực vật (Vegetation type). Sau này cũng có nhiều tác giả nghiên cứu, phân loại thảm thực vật ở nước ta với các nguyên tắc, tiêu chí và phương pháp khác nhau: Dựa trên khung phân loại của UNESCO (1973): Phan Kế Lộc (1985), Vũ Anh Tài và cộng sự (2007, 2008)[110], Nguyễn Nghĩa Thìn và cộng sự [122]; Phân chia thảm thực vật theo chức năng phòng hộ: Võ Đại Hải (1996)[42]; Phân chia thảm thực vật bằng phương pháp viễn thám GIS: Trần Văn Thụy (1996)[128]; Căn cứ vào trạng thái trữ lượng của rừng (Trần Văn Con (2007)[20], Bùi Đoàn và cộng sự (2001)[37]; Phân chia các kiểu thảm thực vật theo cấu trúc và nguồn gốc: Nguyễn Thế Hưng (2003)[60]. Đặc biệt, với hệ sinh thái kém bền vững, Trần Đình Lý (2006)[73] đã giới thiệu các quần hệ, kiểu thảm thực vật chính, vấn đề khai thác tiềm năng gò đồi 6 tỉnh Bắc Trung Bộ. 1.1.2. Nghiên cứu thành phần và cấu trúc của thảm thực vật 1.1.2.1. Trên thế giới Trên thế giới, việc nghiên cứu cấu trúc thảm thực vật với sự phong phú về số lượng công trình cũng như sự đa dạng về nội dung và phương pháp nghiên cứu.