Tài liệu Nghiên cứu xử lý nitơ và phốtpho trong nước có tải lượng ô nhiễm cao bằng hệ bùn hoạt tính cải tiến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ LÊ THỊ LỆ QUYÊN NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG SINH THÁI THẢM THỰC VẬT VƢỜN QUỐC GIA BIDOUP – NÖI BÀ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO TỒN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ LÊ THỊ LỆ QUYÊN NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG SINH THÁI THẢM THỰC VẬT VƢỜN QUỐC GIA BIDOUP – NÖI BÀ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO TỒN Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN ĐĂNG HỘI Hà Nội - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Lê Thị Lệ Quyên Mã số học viên: 11005682 Lớp: CH19MT Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 60 – 85 - 02 Khóa học: 2011 - 2013 Tôi xin cam đoan quyển luận văn đƣợc chính tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của TS Nguyễn Đăng Hội với đề tài nghiên cứu trong luận văn “Nghiên cứu đặc trƣng sinh thái thảm thực vật Vƣờn Quốc Gia Bidoup – Núi Bà và đề xuất giải pháp bảo tồn”. Đây là đề tài nghiên cứu mới, không giống với các đề tài luận văn nào trƣớc đây, do đó không có sự sao chép của bất kì luận văn nào. Nội dung của luận văn đƣợc thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tƣ liệu nghiên cứu và sử dụng trong luận văn đều đƣợc trích dẫn nguồn. Nếu xảy ra vấn đề gì với nội dung luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo quy định. NGƢỜI VIẾT CAM ĐOAN Lê Thị Lệ Quyên LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự hƣớng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, các cơ quan, cá nhân. Trƣớc hết với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng cám ơn chân thành tới: TS Nguyễn Đăng Hội, Viện trƣởng Viện Sinh thái Nhiệt đới, Trung tâm nhiệt đới Việt – Nga đã trực tiếp hƣớng dẫn tôi rất tận tình, cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu nhà trƣờng, Phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học, Ban Lãnh đạo Khoa Môi trƣờng, trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên, cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa, trong bộ môn Sinh thái môi trƣờng đã dạy cho tôi những kiến thức, kỹ năng quan trọng. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Vƣờn Quốc Gia Bidoup – Núi Bà đã giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến chuyên môn quan trọng. Xin cảm ơn Lãnh đạo Uỷ ban nhân dân xã Đạ Chai, Đạ Nhim, Klong Lanh tỉnh Lâm Đồng đã cung cấp nhiều tài liệu và thông tin bổ ích. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo, chỉ huy Viện Sinh thái Nhiệt đới, Trung tâm nhiệt đới Việt – Nga, các đồng nghiệp đặc biệt là ThS. Phạm Mai Phƣơng đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thiện thành lập bản đồ thảm thực vật Vƣờn Quốc Gia Bidoup – Núi Bà. Cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Học viên Lê Thị Lệ Quyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................................. 3 1.1. Một số khái niệm về sinh thái thảm thực vật và quản lý tài nguyên rừng ...........3 1.1.1. Khái niệm thảm thực vật .................................................................................3 1.1.2. Khái niệm sinh thái học...................................................................................4 1.1.3. Quy luật tác động của các nhân tố sinh thái đến đời sống sinh vật ................5 1.1.4. Khái niệm bảo tồn đa dạng sinh học, sử dụng hợp lý tài nguyên ...................6 1.1.5. Tài nguyên rừng và các đặc điểm cơ bản của tài nguyên rừng .......................8 1.2. Tổng quan nghiên cứu sinh thái thảm thực vật trong và ngoài nƣớc .................10 1.2.1. Nghiên cứu ở ngoài nƣớc ..............................................................................10 1.2.2. Nghiên cứu ở trong nƣớc ..............................................................................12 1.3. Tổng quan một số công trình nghiên cứu tại Vƣờn Quố c Gia Bidoup - Núi Bà ...................................................................................................................................15 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG PHẠM VI, MỤC TIÊU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................................................................... 17 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu.........................................................................................17 2.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................17 2.3. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................17 2.4. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................17 2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................17 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 21 3.1. Khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội VQG Bidoup - Núi Bà .................21 3.1.1. Điều kiện tự nhiên VQG Bidoup - Núi Bà....................................................21 3.1.1.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu ..................................................................21 3.1.1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo .........................................................................22 3.1.1.3. Đặc điểm khí hậu, thủy văn .........................................................................22 3.1.1.4. Đặc điểm thổ nhƣỡng ...................................................................................23 3.1.1.5. Đặc điểm các hệ sinh thái đặc trƣng ............................................................24 3.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội ..............................................................................24 3.1.2.2. Sản xuất kinh tế và đời sống ........................................................................26 3.1.2.3. Hệ thống cơ sở hạ tầng xã hội ......................................................................27 3.1.2.4. Hiện trạng kinh tế nổi bật ở khu vực nghiên cứu .........................................27 3.2. Các kiểu quần xã thực vật chủ yếu ở VQG Bidoup - Núi Bà ............................28 3.2.1. Thảm thực vật ở độ cao dƣới 1000m ............................................................31 3.2.2. Thảm thực vật ở độ cao 1000m - 2000m ......................................................33 3.2.3. Thảm thực vật ở độ cao trên 2000m .............................................................35 3.3. Phân tích đặc điểm cấu trúc và sinh thái các quần xã thực vật chủ yếu VQG Bidoup – Núi Bà........................................................................................................36 3.3.1. Rừng kín thƣờng xanh cây lá rộng ................................................................36 3.3.2. Rừng kín thƣờng xanh cây lá rộng, lá kim ....................................................40 3.3.3. Rừng lá kim ...................................................................................................42 3.3.4. Rừng hỗn giao cây lá rộng, tre nứa ...............................................................45 3.3.5. Rừng thƣa cây lá rộng bị tác động mạnh ......................................................46 3.3.6. Thảm thực vật tre nứa ...................................................................................47 3.3.7. Trảng cỏ, cây bụi nhân tác ............................................................................48 3.3.8. Rừng trồng thông 3 lá ...................................................................................48 3.3.9. Cây trồng nông nghiệp ..................................................................................48 3.4. Phân tích mối quan hệ và sự phụ thuộc bản chất của quần xã thực vật với các nhân tố sinh thái phát sinh .........................................................................................48 3.4.1. Địa hình .........................................................................................................48 3.4.2. Thổ nhƣỡng ...................................................................................................52 3.4.3. Khí hậu ..........................................................................................................57 3.4.4. Hệ thực vật ....................................................................................................63 3.4.4.1. Đa dạng thành phần thực vật ........................................................................63 3.4.4.2. Đa dạng loài của một số họ thực vật ............................................................64 3.4.4.3. Đa dạng về các yếu tố địa lý thực vật ..........................................................65 3.4.5. Các hoạt động nhân sinh – những yếu tố tác động đến rừng và tài nguyên rừng .........................................................................................................................66 3.4.5.1. Nhóm các hoạt động tiêu cực .......................................................................67 3.4.5.2. Nhóm các hoạt động tích cực .......................................................................68 3.5. Xây dựng và đề xuất các giải pháp quản lý, bảo tồn tài nguyên rừng VQG Bidoup - Núi Bà ........................................................................................................69 3.5.1. Cở sở xây dựng, đề xuất giải pháp ................................................................69 3.5.2. Đề xuất giải pháp ..........................................................................................69 3.5.2.1. Đối với phân khu bảo vệ nghiêm ngặt .........................................................69 3.5.2.2. Đối với Vùng đệm Vƣờn quốc gia ...............................................................72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 79 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3. 1: Diện tích, dân số, lao động và mật độ dân số các xã ............................... 25 Bảng 3. 2: Tỷ lệ hộ nghèo (%) và mức thu nhập bình quân .....................................26 Bảng 3.3: Thảm thực vật trên toàn diện tích VQG ...................................................30 Bảng 3.4: Thảm thực vật ở độ cao dƣới 1000m ........................................................31 Bảng 3.5: Thảm thực vật ở độ cao 1000 – 2000m ....................................................33 Bảng 3.6: Thảm thực vật ở độ cao trên 2000m .........................................................35 Bảng 3.7: Tính chất một số loại đất VQG Bidoup – Núi Bà ....................................55 Bảng 3.8: Thống kê số liệu khí tƣợng tại trạm Đà Lạt ............................................59 Bảng 3.9: Thống kê hệ thực vật có ở VQG Bidoup-Núi Bà .....................................63 Bảng 3.10: Các họ thực vật có 15 loài trở lên trong VQG........................................64 Bảng 3.11: Các yếu tố địa lý thực vật VQG Bi Doup - Núi Bà ................................ 65 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 3.1: Bản đồ quy hoạch VQG Bidoup – Núi Bà ................................................21 Hình 3.2: Bản đồ thảm thực vật VQG Bidoup – Núi Bà ..........................................29 Hình 3.3: Biểu đồ các kiểu thảm thực vật ở VQG Bidoup – Núi Bà ........................30 Hình 3.4: Biểu đồ các kiểu thảm thực vật ở độ cao dƣới 1000m.............................. 32 Hình 3.5: Biểu đồ các kiểu thảm thực vật ở độ cao 1.000m – 2.000m .....................34 Hình 3.6: Biểu đồ các kiểu thảm thực vật ở độ cao trên 2.000m .............................. 36 Hình 3.7: Thảm thực vật rừng kín thƣờng xanh cây lá rộng trên sƣờn dốc ở độ cao 1.500 – 1.600m ..........................................................................................................37 Hình 3.8: Thảm thực vật khu vực sƣờn thoải ở độ cao 1.850m................................ 39 Hình 3.9: Thảm thực vật trên giông núi cao 2.000m ................................................40 Hình 3.10: Rừng hỗn giao cây lá rộng, lá kim ở độ cao 1.800-1.850m ....................41 Hình 3.11: Rừng Thông 3 lá Pinus kesiya trên giông núi, cao 1.530m ....................43 Hình 3.12:Trƣờng nhiệt độ trên các sinh cảnh của VQG Bidoup – Núi Bà .............61 Hình 3.13:Trƣờng độ ẩm trên các sinh cảnh điển hình VQG Bidoup – Núi Bà .......62 BẢNG CHÖ THÍCH CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Viết đầy đủ Viết tắt 1 BVR Bảo vệ rừng 2 ĐDSH Đa dạng sinh học 3 IUCN International Union for Conservation of Nature 4 TTV Thảm thực vật 5 UBND Ủy ban nhân dân 6 UNESCO 7 VQG United Nations Educational Scientific and Cultural Organization. Vƣờn quốc gia MỞ ĐẦU Theo quan điểm sinh thái học, thảm thực vật là tấm gƣơng phản ánh khách quan các điều kiện tự nhiên, nhân tố môi trƣờng. Đồng thời là thành phần quan trọng của sinh quyển. Thực vật không những là một nhóm yếu tố tự nhiên quan trọng của lớp vỏ địa lý mà còn là nguồn tài nguyên có giá trị, cung cấp nguyên vật liệu đáp ứng nhu cầu sống của con ngƣời. Vì vậy, những năm gần đây, bên cạnh những nghiên cứu cơ bản, thảm thực vật còn là đối tƣợng của các hƣớng nghiên cứu ứng dụng nhằm đề xuất các hƣớng sử dụng hợp lý, bền vững thảm thực vật, bảo tồn đa dạng sinh học và quy hoạch môi trƣờng. Sự phát triển hƣớng nghiên cứu này đặc biệt đƣợc quan tâm trong các khu bảo tồn và các VQG, nơi nguồn gen tự nhiên còn phong phú, đa dạng. Vƣờn Quố c Gia Bidoup - Núi Bà thu ộc địa bàn Tây Nguyên là mô ̣t trong nhƣ̃ng khu bảo tồ n quan tr ọng của Viê ̣t Nam v ới diê ̣n tić h 64.800 ha. Kết quả nghiên cứu đã xác đinh ̣ đƣ ợc 1.475 loài thực vật b ậc cao có mạch và 398 loài động vâ ̣t. VQG Bidoup – Núi Bà đƣợc các nhà khoa học đánh giá là một trong 221 trung tâm chim đặc hữu của thế giới và là một trong bốn trung tâm đa dạng sinh học của Việt Nam (Khu vực núi cao Hoàng Liên Sơn ở phía Bắc, khu vực núi cao Ngọc Linh ở miền Trung, khu vực rừng mƣa ở Bắc Trung Bộ và cao nguyên Lâm Viên ở phía Nam). Trong chƣơng trình bảo tồn hệ sinh thái dãy Trƣờng Sơn, khu vực Bidoup - Núi Bà đƣợc xác định nằm trong khối núi chính thuộc Nam Trƣờng Sơn và là khu vực ƣu tiên số một trong công tác bảo tồn (khu vực SA3). Với 91% diện tích của VQG Bidoup - Núi Bà là rừng và đất rừng, trong đó chủ yếu là rừng nguyên sinh với rất nhiều loài động - thực vật khác nhau. Trong số gần 1.500 loài thực vật có mặt ở VQG Bidoup - Núi Bà, đã thống kê đƣợc 62 loài quý hiếm thuộc 29 họ nằm trong cấp đánh giá về mức độ quý hiếm của sách Đỏ Việt Nam và danh lục IUCN nhƣ Thông đỏ (Taxus wallichiana), Bách xanh (Calocedrus macrolepis), Pơ mu (Fokienia hodginsi)i, Thông năm lá Pinus dalatensis, Thông hai lá dẹt (Pinus krempfii). Riêng về các loài thực vật có tính đặc hữu hẹp, đã thống kê đƣợc 91 loài phân bố hẹp ở Lâm Đồng và các vùng phụ cận. Có 28 loài đƣợc la tinh hoá nhƣ mẫu chuẩn gồm: dalatensis có 9 loài, langbianensis có 14 loài, bidoupensis có 1 5 loài. Tại đây cũng đã phát hiện đƣợc rất nhiều loài động vật quý hiếm có tên trong sách đỏ nhƣ Cu li nhỏ (Nycticebus pygmaeus), Voọc vá chân đen (Pygathrix nigripes), Vƣợn đen má hung (Hylobates gabriellae), Gấu chó (Ursus malayanus), Gấu ngựa (Ursus thibetanus), Báo lửa (Catopuma temminckii), Voi (Elephas maximus), Sói lửa (Cuon alpinus), Bò tót (Bos gaurus), Trâu rừng (Bubalus arnee), Sơn dƣơng (Naemorhedus sumatraensis), Hổ (Panthera tigris). VQG Bidoup - Núi Bà còn đƣợc đánh giá là vƣơng quốc của các loài lan rừng Việt Nam với thống kê chƣa đầy đủ đã tới 250 loài. Tuy nhiên, tính đa dạng sinh học, sự phong phú và giá tri ̣của VQG Bidoup Núi Bà đang đối m ặt với các đe do ̣a t ừ tự nhiên và con ngƣời. Nhƣ̃ng lý do dẫn đế n áp lực lên thảm thực vật và hệ sinh thái rừng VQG Bidoup - Núi Bà là vi ệc khai thác tài nguyên không hợp lý (chặt phá, đốt nƣơng làm rẫy, khai thác đất trồng cà phê, mở các tuyến giao thông, các khu vực nuôi trồng thuỷ sản nƣớc lạnh…). Trong khi đó, bản thân các nhà quản lý, các nhà bảo tồn vẫn còn lúng túng trong đề xuất chính sách bảo tồn do còn thiếu những nghiên cứu, những điều tra cơ bản và cụ thể về đối tƣợng bảo tồn – đó là thiếu những nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc thảm thực vật, là sự phân hoá theo đai cao, theo hƣớng phơi sƣờn núi, theo chế độ thuỷ văn của đất rừng. Rõ ràng, những yếu tố này có vai trò quan trọng, nhiều khi mang tính quyết định đến sự phát sinh, phát triển, tái sinh của thảm thực vật rừng, trong đó có những loài quí hiếm, những loài đặc hữu, đặc hữu hẹp VQG Bidoup – Núi Bà. Vì lẽ đó nghiên cứu về đa dạng sinh học và đặc biệt là nghiên cứu cấu trúc, đặc trƣng sinh thái thảm thực vật rừng VQG Bidoup - Núi Bà là rất cần thiết, cung cấp các thông tin cơ bản, các giá trị khoa học làm cơ sở đánh giá một đầy đủ và khách quan mối quan hệ giữa các loài thực vật, giữa chúng với môi trƣờng dƣới những tác động của tự nhiên và con ngƣời nhằm đƣa ra những giải pháp bảo tồn, sử dụng hợp lý, bền vững nguồn tài nguyên và cảnh quan thiên nhiên đặc sắc không chỉ riêng khu vực Tây Nguyên mà còn của cả nƣớc. Xuất phát từ cơ sở lý luận và thực tiễn trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu đặc trưng sinh thái thảm thực vật Vườn quốc gia Bidoup – Núi Bà và đề xuất giải pháp bảo tồn”. 2 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Một số khái niệm về sinh thái thảm thực vật và quản lý tài nguyên rừng 1.1.1. Khái niệm thảm thực vật Thảm thực vật là một khái niệm chung cho đời sống thực vật, chƣa đề cập cụ thể đến đơn vị phân loại đặc biệt, các dạng sống, cấu trúc, phạm vi không gian, hoặc bất kỳ đặc điểm thực vật hoặc địa lý cụ thể khác. Nó chỉ có ý nghĩa và giá trị cụ thể khi có định nghĩa kèm theo nhƣ: Thảm thực vật cây bụi, thảm thực vật rừng ngập mặn, thảm thực vật VQG Bidoup - Núi Bà....[34]. Theo quan điểm hệ sinh thái, thảm thực vật là tấm gƣơng phản ánh khách quan các điều kiện tự nhiên, nhân tác của môi trƣờng và là một thành phần quan trọng của sinh quyển. Chúng không những là yếu tố tự nhiên quan trọng của lớp vỏ địa lý mà còn chứa nhiều giá trị tài nguyên, cung cấp nguyên vật liệu đáp ứng nhu cầu sống của con ngƣời [26]. Vì vậy, những năm gần đây, bên cạnh các nghiên cứu cơ bản, thảm thực vật còn là đối tƣợng của các hƣớng nghiên cứu ứng dụng nhằm đề xuất các hƣớng sử dụng hợp lý, bền vững thảm thực vật, bảo tồn đa dạng sinh học và quy hoạch môi trƣờng. Trong lịch sử phát triển của nhân loại, con ngƣời đã biết phân loại loài cây này với loài cây khác, loài cỏ này với loài cỏ khác. Đồng thời cũng nhận thức đƣợc khu hệ thực vật bao gồm các loài cây, loài cỏ phân bố ở một phạm vi nhất định nào đó. Bên cạnh đó cũng có rất nhiều công trình nghiên cứu ở trong và ngoài nƣớc về thảm thực vật và đƣa ra các khái niệm khác nhau. Theo J.Schmithusen (1959): Thảm thực vật (vegetation) là lớp phủ thực bì của trái đất và các bộ phận hợp thành khác nhau của nó [12]. Thái Văn Trừng (1970): Thảm thực vật là các quần thể thực vật phủ trên bề mặt trái đất nhƣ một tấm thảm xanh [23]. 3 Theo Trần Đình Lý và cộng sự (1997): Thảm thực vật là toàn bộ lớp phủ thực vật ở một vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ thực vật ở trên toàn bộ bề mặt của trái đất [11]. Cũng theo Trần Đình Lý (2008): Sự khác nhau giữa thảm thực vật và rừng dựa trên sự có mặt của một lƣợng cây gỗ có chiều cao và độ lớn nhất định. Các thông số này đƣợc khái quát bằng tỷ lệ độ tán che của cây gỗ có chiều cao từ 5m trở lên so với đất rừng (k: Độ tán che ) k < 0,3 chƣa có rừng; k: 0,3 – 0,6 rừng thƣa; k > 0,6 rừng kín [12]. 1.1.2. Khái niệm sinh thái học Theo nghĩa thông thƣờng, sinh thái học là khoa học về quan hệ của các sinh vật với môi trƣờng xung quanh chúng. Sinh thái học là một môn học của khoa học sinh vật, nghiên cứu sự phân bố, mật độ, chức năng của các sinh vật, sự tƣơng tác qua lại giữa các sinh vật với nhau và giữa các sinh vật với môi trƣờng vô cơ của chúng. Đây là môn khoa học tƣơng đối trẻ so với khoa học vật lý và hóa học. Theo Odum (1971), sinh thái học là môn khoa học nghiên cứu cấu trúc và chức năng của tự nhiên. Krebs (1978) định nghĩa sinh thái học là khoa học về những sự tƣơng tác ấn định sự phân bố và mật độ của các sinh vật. Mặc dù còn có nhiều định nghĩa khác nhau về sinh thái học, nhƣng chúng ta cần lƣu ý rằng: “Mục tiêu cơ bản của sinh thái học là nghiên cứu mối liên hệ qua lại giữa các sinh vật và giữa chúng với môi trường vô cơ”, [13; 14]. Các nhân tố sinh thái Ngƣời ta gọi nhân tố sinh thái là những thành phần bất kỳ nào của môi trƣờng có ảnh hƣởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống của các sinh vật, hoặc đến đặc tính của mối quan hệ giữa các sinh vật. Song theo mức độ tác động đến sinh vật, các nhân tố sinh thái có vai trò không nhƣ nhau. Vì thế, khi phân tích các nhân tố sinh thái, ngƣời ta thƣờng phân biệt chúng thành: (1) nhân tố sinh tồn, (2) nhân tố sinh thái chủ đạo, (3) nhân tố sinh thái giới hạn, (4) nhân tố sinh thái độc lập, (5) nhân tố sinh thái phụ thuộc… 4 Những nhân tố sinh thái tối cần thiết cho sự tồn tại của sinh vật đƣợc gọi là nhân tố sinh tồn. Ví dụ: Đối với thực vật, nhân tố sinh tồn là ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, CO2 và O2 không khí, chất khoáng của đất... Nhân tố sinh thái chủ đạo là nhân tố sinh thái có ảnh hƣởng lớn nhất đối với đời sống sinh vật, hoặc sự biến đổi của nó kéo theo sự biến đổi của các nhân tố khác. Ví dụ: Trong điều kiện dƣới tán rừng, ánh sáng là nhân tố sinh thái chủ đạo, bởi vì sự thay đổi của nó kéo theo sự thay đổi của độ ẩm đất, quá trình khoáng hóa vật rụng, đặc tính đất… Nhân tố sinh thái giới hạn là nhân tố sinh thái nằm ở mức thấp hơn hoặc cao hơn tính chống chịu của sinh vật/hoặc khi nó vắng mặt. Nhân tố sinh thái độc lập là nhân tố mà đặc tính và sự biến đổi của nó là độc lập với quần xã sinh vật. Ví dụ: Địa hình, chế độ ánh sáng và mƣa ở mặt trên tán rừng là những nhân tố sinh thái độc lập, bởi vì sự biến đổi của chúng là độc lập với quần xã sinh vật rừng. Ngƣợc lại, nhân tố sinh thái phụ thuộc là nhân tố mà đặc tính và sự biến đổi của nó là phụ thuộc vào (hoặc bị kiểm soát bởi) quần xã sinh vật. Ví dụ: Chế độ ánh sáng và mƣa rơi dƣới tán rừng là phụ thuộc vào kết cấu và cấu trúc của tán rừng; hay mức độ cạnh tranh giữa các cá thể trong quần thể là phụ thuộc vào mật độ quần thể [13]. 1.1.3. Quy luật tác động của các nhân tố sinh thái đến đời sống sinh vật Khi nghiên cứu về ảnh hƣởng của các nhân tố sinh thái đến đời sống sinh vật, ngƣời ta phát hiện ra những “quy luật” sau: [13]. 1. Quy luật tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái. Sự tác động của các nhân tố sinh thái lên đời sống sinh vật là đồng thời và tổng hợp. Tuy nhiên, mỗi nhân tố sinh thái có vai trò độc lập tƣơng đối của nó trong một tổ hợp sinh thái. Thật vậy, hoạt động sống của thực vật nhƣ quang hợp và hô hấp đồng thời phụ thuộc vào các nhân tố khí hậu (ánh sáng, nhiệt, mƣa...) và đất. Mặt khác, các nhân tố sinh thái có quan hệ chặt chẽ với nhau, do đó khi một nhân tố thay đổi cũng kéo theo sự thay đổi của nhân tố khác. 5 2. Theo E. Rubel (1935), mỗi nhân tố sinh thái chỉ thể hiện rõ vai trò của mình khi các nhân tố sinh thái khác không ở mức giới hạn. Ví dụ: Ở các vùng đầm lầy ven sông và biển, nƣớc không có vai trò quan trọng, ngƣợc lại hàm lƣợng ôxy và chất khoáng trong đất có ý nghĩa lớn hơn. Nhƣng lúc đất thiếu nƣớc ngọt thì hàm lƣợng khoáng trong đất dù nhiều cũng không thể đem lại lợi ích gì cho cây trồng. 3. Theo V.Viliams, bốn nhân tố sinh tồn gồm ánh sáng, nhiệt, nƣớc và muối khoáng, có vai trò ngang nhau đối với thực vật và không thể thay thế lẫn nhau. Chẳng hạn, khi cây đang thiếu nƣớc thì không thể thay nƣớc bằng nhân tố ánh sáng hoặc chất khoáng và ngƣợc lại. 4. Khi nghiên cứu về các nhân tố giới hạn, Liebig (1840) đƣa ra nguyên tắc: “ Chất có hàm lƣợng tối thiểu điều khiển năng suất, xác định đại lƣợng và tính ổn định của mùa màng theo thời gian”. Để không bị nhầm lẫn, ngƣời ta cho rằng định luật này chỉ nên nói về các chất hóa học (ôxy, CO2, Bo...) cần thiết cho sự phát triển và sinh sản của thực vật. 5. Định luật giới hạn sinh thái của Shelford (1913). Theo Shelford, sự tác động của các nhân tố sinh thái lên cơ thể không chỉ phụ thuộc vào tính chất của nhân tố mà còn phụ thuộc vào cƣờng độ (lƣợng) của nhân tố đó. Sự giảm hay tăng cƣờng độ tác động của nhân tố vƣợt ra ngoài giới hạn thích hợp của cơ thể thì làm giảm khả năng sống của cơ thể; còn khi cƣờng độ lên đến ngƣỡng cao nhất hoặc xuống tới ngƣỡng thấp nhất đối với khả năng chịu đựng của cơ thể thì sinh vật sẽ không thể tồn tại. 1.1.4. Khái niệm bảo tồn đa dạng sinh học, sử dụng hợp lý tài nguyên Bảo tồn đa dạng sinh học Ngày nay vấn đề nghiên cứu về đa dạng sinh học (ĐDSH) và bảo tồn ĐDSH đƣợc cả thế giới quan tâm, những quan niệm về đa dạng sinh học đã đi đến một nhận thức chung. Nhận thức đó đƣợc nêu trong công ƣớc về bảo tồn đa dạng sinh học đƣợc thông qua tại Hội nghị thƣợng đỉnh toàn cầu ở Rio de Janeiro năm 1992 nhƣ sau: “Đa dạng sinh học là sự phong phú và tính muôn mầu muôn vẻ của thế 6 giới sinh vật ở tất cả mọi nơi trên đất liền và trên biển. Sự đa dạng đó được thể hiện trong từng loài, giữa các loài và hệ sinh thái". Bảo tồn đa dạng sinh học là quá trình quản lý mối tác động qua lại giữa con ngƣời với các gen, các loài và các hệ sinh thái nhằm mang lại lợi ích lớn nhất cho thế hệ hiện tại và vẫn duy trì tiềm năng của chúng để đáp ứng nhu cầu và nguyện vọng của các thế hệ tƣơng lai. Để có thể tiến hành các hoạt động quản lý nhằm bảo tồn đa dạng sinh học, điều cần thiết là phải tìm hiểu những tác động tiêu cực, các nguy cơ mà loài hiện đang đối mặt và từ đó xây dựng các phƣơng pháp quản lý phù hợp nhằm giảm đi các tác động tiêu cực của các nguy cơ đó và đảm bảo sự phát triển của loài và hệ sinh thái đó trong tƣơng lai. Bảo tồn đa dạng sinh học ở mọi mức độ về cơ bản là duy trì các quần thể loài đang tồn tại và phát triển. Công việc này có thể đƣợc tiến hành bên trong hoặc bên ngoài nơi sống tự nhiên. Một số chƣơng trình quản lý tổng hợp đã bắt đầu liên kết các hƣớng tiếp cận cơ bản khác nhau này. Bảo tồn tại chỗ In situ Là hình thức bảo tồn các hệ sinh thái và những nơi cƣ trú tự nhiên, duy trì và phục hồi các quần thể loài đang tồn tại trong điều kiện sống tự nhiên của chúng. Trong trƣờng hợp các loài đƣợc thuần hoá và canh tác, công việc này đƣợc tiến hành tại khu vực mà các giống vật nuôi, cây trồng đó hình thành nên đặc tính của mình. Là hình thức bảo tồn đa dạng sinh học trong các hệ sinh thái vận động tiến hoá của nơi cƣ trú nguyên thủy hoặc môi trƣờng tự nhiên. Bảo tồn chuyển chỗ Ex situ Là hình thức bảo tồn các thành phần của đa dạng sinh học bên ngoài những nơi cƣ trú tự nhiên của chúng. Là hình thức duy trì các thành phần của đa dạng sinh học tồn tại bên ngoài nơi cƣ trú nguyên thủy hoặc môi trƣờng tự nhiên của chúng. 7 1.1.5. Tài nguyên rừng và các đặc điểm cơ bản của tài nguyên rừng Rừng là nguồn tài nguyên quý giá, là di sản của mỗi quốc gia, có ý nghĩa quan trọng trong đời sống con ngƣời. Rừng không những là cơ sở phát triển kinh tế - xã hội mà còn giữ chức năng sinh thái cực kì quan trọng. Rừng tham gia vào quá trình điều hòa khí hậu, đảm bảo chu chuyển ôxi và các nguyên tố cơ bản khác trên hành tinh, duy trì tính ổn định và độ màu mỡ của đất, hạn chế lũ lụt, hạn hán, ngăn chặn sói mòn đất, làm giảm nhẹ sức tàn phá khốc liệt của thiên tai, bảo tồn nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm, và làm giảm mức ô nhiễm của không khí và nƣớc. Khái niệm về rừng Rừng là một hệ sinh thái bao gồm quần thể thực vật rừng, động vật rừng, vi sinh vật rừng, đất rừng và các yếu tố môi trƣờng khác. Rừng gồm rừng trồng, rừng tự nhiên trên đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất rừng đặc dụng. Nhà bác học ngƣời Nga, G. F. Morozov (1912), định nghĩa: “Rừng là một quần xã cây gỗ, trong đó chúng biểu hiện ảnh hưởng qua lại lẫn nhau, làm nảy sinh các hiện tượng mới mà không đặc trưng cho những cây mọc lẻ. Trong rừng không những chỉ có các quan hệ qua lại giữa các cây rừng với nhau mà còn có ảnh hưởng qua lại giữa cây rừng với đất và môi trường không khí; rừng có khả năng tự phục hồi”. Viện sỹ V. I. Xukachev (1945, 1960) định nghiã: “Rừng là một quần lạc sinh địa. Quần lạc sinh địa là một khu rừng thuần nhất về thành phần loài cây và cấu trúc, về các tính chất của các thành phần hợp thành (các vật sống, môi trƣờng vô cơ) cùng với các mối quan hệ qua lại đặc trưng cho rừng, cũng như có một kiểu trao đổi vật chất và năng lượng xác định giữa các thành phần của quần lạc sinh địa và môi trường”. 8 Xuất phát từ quan điểm hệ thống, X.B. Belov (1976) định nghĩa: “Rừng là một hệ thống sinh học tự điều chỉnh, bao gồm thảm cây gỗ, cây bụi, thảm cỏ, động vật, vi sinh vật, đất và chế độ thủy văn, không khí và các sinh vật sống trong đất”. Nhà Lâm học nổi tiếng M.E.Teachencô (1952) cũng định nghĩa về rừng: “Rừng là một bộ phận của cảnh quan địa lý, trong đó bao gồm một tổng thể các cây gỗ, cây bụi, cây cỏ, động vật và vi sinh vật. Trong quá trình phát triển của mình chúng có mối quan hệ sinh học và ảnh hưởng lẫn nhau và với hoàn cảnh bên ngoài”. Các đặc điểm cơ bản của tài nguyên rừng Rừng là một thể tổng hợp phức tạp có mối quan hệ qua lại giữa các cá thể trong quần thể, giữa các quần thể trong quần xã và có sự thống nhất giữa chúng với hoàn cảnh trong tổng hợp đó. Rừng luôn có sự cân bằng động, có tính ổn định, tự điều hòa và tự phục hồi để chống lại những biến đổi hoàn cảnh và những biến đổi về số lƣợng sinh vật, những khả năng này đƣợc hình thành do kết quả của sự tiến hóa lâu dài và kết quả của sự chọn lọc tự nhiên của tất cả các thành phần của rừng. Rừng có khả năng tự phục hồi và trao đổi cao. Rừng có sự cân bằng đặc biệt về trao đổi năng lƣợng và vật chất, luôn luôn tồn tại quá trình tuần hoàn sinh vật, trao đổi vật chất và năng lƣợng, đồng thời nó thải ra khỏi hệ sinh thái các chất và bổ sung thêm vào đó một số chất từ các hệ sinh thái khác. Sự vận động của các quá trình nằm trong các tác động tƣơng hỗ phức tạp dẫn tới sự ổn định bền vững của hệ sinh thái rừng. Rừng có phân bố địa lý [13]. 9 1.2. Tổng quan nghiên cứu sinh thái thảm thực vật trong và ngoài nƣớc 1.2.1. Nghiên cứu ở ngoài nước Đặc điểm cấu trúc và sinh thái rừng tự nhiên đã đƣợc nhiều nhà khoa học trên thế giới tiến hành nghiên cứu nhằm xây dựng cơ sở khoa học và lí luận phục vụ cho công tác quản lý, bảo vệ và kinh doanh rừng. Cấu trúc rừng là sự sắp xếp tổ chức nội bộ của các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái rừng mà qua đó các loài có đặc điểm sinh thái khác nhau có thể cùng sinh sống trong một khoảng không gian nhất định trong một giai đoạn phát triển của rừng. Cấu trúc rừng vừa là kết quả vừa là sự thể hiện các mối quan hệ đấu tranh sinh tồn và thích ứng lẫn nhau giữa các thành phần trong hệ sinh thái với nhau và với môi trƣờng. Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi. * Cơ sở sinh thái về cấu trúc rừng Quy luật về cấu trúc rừng là cơ sở quan trọng để nghiên cứu sinh thái học, sinh thái rừng và đặc biệt là để xây dựng những mô hình lâm sinh cho hiệu quả sản xuất cao. Trong nghiên cứu cấu trúc rừng ngƣời ta chia ra làm 3 dạng cấu trúc là: cấu trúc sinh thái, cấu trúc không gian và cấu trúc thời gian. Cấu trúc của thảm thực vật là kết quả của quá trình đấu tranh sinh tồn giữa thực vật với thực vật và giữa thực vật với hoàn cảnh sống. Trên quan điểm sinh thái thì cấu trúc rừng chính là hình thức bên ngoài phản ánh nội dung bên trong của hệ sinh thái rừng, thực tế cấu trúc rừng nó có tính quy luật và theo trật tự của quần xã. Các nghiên cứu về cấu trúc sinh thái của rừng mƣa nhiệt đới đã đƣợc P. W. Richards (1952), G.N.Baur (1964), E.P.Odum (1971)… tiến hành. Những nghiên cứu này đã nêu lên quan điểm, các khái niệm và mô tả định tính về tổ thành, dạng sống và tầng của rừng. G.N.Baur (1964) đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng nói riêng, trong đó đi sâu nghiên cứu cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mƣa tự nhiên. Từ đó 10