Thạc Sĩ Đặc trưng cấu trúc và đa dạng loài thực vật tại Phân khu phục hồi sinh thái – Vườn Quốc Gia Pù Mát –

ĐẶT VẤN ĐỀ
Rừng có vai trò như lá phổi xanh của con người, sự tồn tại của con người không tách khỏi môi trường sống mà rừng là một phần của môi trường sống đó. Trước tình hình như vậy, không chỉ Việt Nam mà trên toàn Thế Giới đã kí công ước bảo tồn đa dạng sinh học thông qua đại hội thượng đỉnh ở Ri O.de.Janero (1992). Theo công ước này bảo tồn đa dạng sinh học là cái mốc đánh dấu cam kết của các quốc gia trên toàn thế giới về bảo vệ đa dạng sinh học, bảo đảm sử dụng một cách bền vững nguồn tài nguyên sinh vật và nguồn lợi thu được phải chia công bằng. Chính vì vậy mà Liên Hợp Quốc đã kêu gọi các nước có rừng hãy bảo vệ rừng khi còn chưa muộn, đặc biệt là các nước đang phát triển đó chính là chiến lược toàn cầu.
Việt Nam được coi là trung tâm đa dạng sinh học của vùng Đông Nam Châu Á, điều này thể hiện ở số lượng loài với 12000 loài thực vật, 273 loài thú, 180 loài bò sát, 773 loài chim, 80 loài ếch nhái và hàng ngàn loài động vật không xương sống và còn nhiều loài chưa được phát hiện.
Trong sự nghiệp bảo vệ đa dạng sinh học ở các quốc gia, các Vườn quốc gia (VQG), các Khu bảo tồn (KBT) giữ một vai trò quan trọng. Muốn thực hiện được nhiệm vụ chính của mình điều đầu tiên là phải đánh giá được tính đa dạng sinh học một cách đầy đủ, đó là cơ sở khoa học để thực hiện nhiệm vụ như: Bảo tồn các loài quý hiếm, các loài nguy cấp, các nguồn gen hay các hệ sinh thái khác.
Tuy nhiên, cũng như các VQG và KBTTN khác ở Việt Nam, VQG Pù Mát cũng đã và đang phải đối mặt với sự suy giảm nghiêm trọng về ĐDSH bởi các nguyên nhân trực tiếp và gián tiếp.
Mặc dù vậy, cho tới nay VQG Pù Mát chưa có các biện pháp thật sự hữu hiệu để quản lý, bảo vệ một cách có hiệu quả hệ thực vật thuộc VQG.
Xuất phát từ nhận thức đó, để góp phần vào sự nghiệp bảo vệ đa dạng sinh học và cấu trúc rừng, làm cơ sở cho việc quản lý rừng hiệu quả hơn, việc thực hiện đề tài: “Đặc trưng cấu trúc và đa dạng loài thực vật tại Phân khu phục hồi sinh thái – Vườn Quốc Gia Pù Mát – tỉnh Nghệ An” là hết sức cần thiết góp phần bổ sung thêm về lý thuyết sinh thái học rừng tự nhiên trên nhằm đề xuất một số giải pháp chăm sóc và nuôi dưỡng rừng tự nhiên phục vụ yêu cầu bảo tồn sinh học có hiệu quả.


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1. Trên thế giới
Rừng nhiệt đới ẩm vẫn là một trong những nơi mà tính đa dạng sinh học cao nhất, chính nhờ sự đa dạng và phong phú đó mà cuốn hút nhiều nhà khoa học.
1.1. Nghiên cứu về cấu trúc rừng
1.1.1. Cấu trúc tổ thành
Theo Richard P.W (1952), trong rừng mưa nhiệt đới, trên mỗi hecta luôn có hơn 40 loài cây gỗ, có trường hợp còn trên 100 loài. Nhiều loài cây gỗ lớn sinh trưởng hỗn giao với nhau theo tỷ lệ khá đồng đều, nhưng cũng có khi có một hoặc hai loài chiếm ưu thế.
Trên thế giới có rất nhiều tác giả đã nghiên cứu về cơ sở sinh thái của cấu trúc rừng tiêu biểu là Baur. G. N (1964) [1] và E.P. Odum (1971) [13]. Hai tác giả này đã tập trung vào các vấn đề sinh thái nói chung và các cơ sở sinh thái kinh doanh rừng mưa nhiệt đới nói riêng. Qua đó làm sáng tỏ khái niệm hệ sinh thái rừng, đây cũng là cơ sở để nghiên cứu cấu trúc rừng đứng trên quan điểm sinh thái học.
1.1.2. Nghiên cứu định lượng cấu trúc
1.1.2.1. Nghiên cứu quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D[SUB]1.3[/SUB])
Là một trong những quy luật cấu trúc cơ bản của lâm phần nên đã được nhiều nhà khoa học lâm học và điều tra rừng nghiên cứu. Các công trình tiêu biểu phải kể đến đó là:
+ Meyer (1934) (dẫn theo Nguyễn Hải Tuất, 1986) [15] đã mô tả quy luật phân bố N/D[SUB]1.3[/SUB] bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục và được gọi là phương trình Meyer hay hàm Meyer.
+ Ballell (1973) đã sử dụng hàm Weibull, Schiffel, Naslund (1936, 1937) xác lập phân bố Charlier cho phân bố N/D[SUB]1.3[/SUB] của lâm phần thuần loài đều tuổi sau khép tán (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [6].

1.1.2.2. Nghiên cứu quy luật phân bố số cây theo chiều cao (N/H[SUB]vn[/SUB])
Phần lớn các tác giả khi nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng đã dựa vào phân bố số cây theo chiều cao. Phương pháp được áp dụng để nghiên cứu cấu trúc đứng rừng tự nhiên là vẽ các phẫu đồ đứng với các kích thước khác nhau tùy theo mục đích nghiên cứu. Các phẫu đồ mang lại hình ảnh khái quát về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều thắng đứng. Từ đó rút ra các nhận xét và đề xuất ứng dụng thực tế. Với phương pháp này được nhiều nhà nghiên cứu ứng dụng như: Richards P.W (1952) [21], Rolllet (1979).
1.1.2.3. Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính thân cây (H[SUB]vn [/SUB]/D[SUB]1.3[/SUB])
Qua nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy, chiều cao tương ứng với mỗi cỡ đường kính cho trước luôn tăng theo tuổi, đó là kết quả tự nhiên của sinh trưởng. Trong mỗi cỡ xác định, ở các tuổi khác nhau, cây rừng thuộc cấp sinh trưởng khác nhau, cấp sinh trưởng giảm khi tuổi lâm phần tăng lên dẫn đến tỷ lệ H[SUB]vn[/SUB]/D[SUB]1.3[/SUB] tăng theo tuổi. Từ đó đường cong quan hệ giữa H[SUB]vn[/SUB] và D[SUB]1.3[/SUB] có thể thay đổi và luôn dịch chuyển về phía trên khi tuổi lâm phần tăng.
Krauter.G (1958) và Tiourin.A.V (1932) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [6] nghiên cứu tương quan giữa chiều cao và đường kính ngang ngực dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi.
Naslund. M (1929), Hohenadl. W (1936), Michailov. F (1934, 1952), Prodan.M (1944), Meyer.H.A (1952) (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [6], dùng phương pháp giải tích toán học và đề nghị sử dụng các dạng phương trình dưới đây để mô tả quan hệ H/D.
h = a + b[SUB]1[/SUB].d + b[SUB]2[/SUB].d[SUP]2 [/SUP]
h = a + b[SUB]1[/SUB].d + b[SUB]2[/SUB].d[SUP]2 [/SUP]+ b[SUB]3[/SUB].d[SUP]3 [/SUP]
h - 1.3 = d[SUP]2[/SUP]/(a + b.d)[SUP]2 [/SUP]
h = a + b.logd
h = a + b[SUB]1[/SUB].d +b[SUB]2[/SUB].logd
h = k.d[SUP]b [/SUP]
Như vậy, để biểu thị tương quan giữa chiều cao và đường kính thân cây ta có thể sử dụng nhiều dạng phương trình. Song việc lựa chọn phương trình nào để biểu thị mối tương quan H[SUB]vn [/SUB]- D[SUB]1.3[/SUB] thì tùy thuộc vào loài cây trồng cụ thể.
1.2. Nghiên cứu về đa dạng sinh học
Thuật ngữ đa dạng sinh học là một thuật ngữ mới mẻ được dùng để chỉ tính phong phú của sự sống trên trái đất là hàng triệu loài thực vật, động vật, vi sinh vật, là các gen chứa đựng trong các loài và những hệ sinh thái vô cùng phức tạp cùng tồn tại trong môi trường sống.
Ý nghĩa của việc nghiên cứu đa dạng sinh học: qua việc nghiên cứu đa dạng sinh học về loài và đa dạng sinh học về gen đã cho chúng ta thấy được các loài, nguồn gen quý hiếm làm cơ sở cho công tác nghiên cứu cải thiện giống loài, có khả năng chống chịu được với hoàn cảnh bất lợi và mở rộng được nơi sống của loài ngày một nâng cao năng suất, chất lượng của chúng.
Các công trình nghiên cứu đa dạng sinh học trên thế giới đã có từ lâu: thực vật chí Đông Dương (1905 – 1952) 8 quyển, H.humber (1938 -1950). Ở Nga từ 1928 – 1932 được xem là thời kỳ mở đầu cho những nghiên cứu hệ thực vật. Cụ thể Talmachay AI cho rằng “Chỉ cần điều tra trên một diện tích đủ lớn để có thể bao trùm được sự phong phú của nơi sống nhưng không có sự phân hóa về mặt địa lý. Ông gọi đó là một hệ thực vật cụ thể ở vùng nhiệt đới ẩm thường là 1500 – 2000 loài.
2. Ở Việt Nam
2.1. Nghiên cứu về phân loại trạng thái rừng
Mục đích chủ yếu của phân loại trạng thái rừng là nhằm xác định các đối tượng rừng với những đặc trưng cấu trúc cụ thể, từ đó lựa chọn, đề xuất các biện pháp lâm sinh thích hợp để điều khiển, dẫn đắt rừng đạt trạng thái chuẩn.
Về phân loại rừng trước hết phải kể đến Loetschau (1966) [12] đưa ra hệ thống phân chia kiểu trạng thái cho kinh doanh rừng hỗn giao thường xanh lá rộng nhiệt đới. Viện Điều tra Quy hoạch rừng đã dựa trên hệ thống phân loại của Loeschau cải tiến cho phù hợp với đặc điểm rừng tự nhiên của Việt Nam và cho đến nay vẫn áp dụng hệ thống phân loại này (QPN 6 – 84).
Tiếp theo là Thái Văn Trừng (1978) [16] đứng trên quan điểm sinh thái đã chia rừng Việt Nam thành 14 kiểu thảm thực vật. Đây là công trình tổng quát, đáp ứng được yêu cầu về quy luật sinh thái. Xuất phát từ tính đa dạng, phong phú của rừng nhiệt đới, Thái Văn Trừng đưa ra kết luận: Không thể dùng quần hợp thực vật làm đơn vị phân loại cơ bản như các tác giả kinh điển đã sử dụng ở vùng ôn đới. Ông đề xuất dùng kiểu thảm thực vật làm đơn vị phân loại cơ bản và lấy hình thái, cấu trúc quần thể làm tiêu chuẩn phân loại.
Trần Ngũ Phương (1985 – 1988) [14] đã đưa ra phương pháp phân chia rừng nhằm phục vụ công tác điều chế với đơn vị phân chia là lô dựa trên 5 nhân tố là nhóm nhân tố sinh thái tự nhiên, các giai đoạn phát triển và suy thoái của rừng, khả năng tái tạo rừng bằng tái sinh tự nhiên, đặc điểm địa hình và thổ nhưỡng.
Như vậy, các tác giả đều cho rằng: Việc phân loại trạng thái rừng ở Việt Nam là rất cần thiết trong công tác nghiên cứu cũng như sản xuất kinh doanh. Tùy các mục tiêu cụ thể mà lựa chọn các phương pháp phân loại khác nhau, nhưng đều nhằm làm rõ hơn các đặc điểm của đối tượng nghiên cứu.
2.2. Nghiên cứu về cấu trúc rừng
2.2.1. Cấu trúc tổ thành
Đây là nhân tố có ảnh hưởng quyết định đến cấu trúc sinh thái và hình thái của rừng. Tổ thành rừng là chỉ tiêu quan trọng dùng để đánh giá mức độ đa dạng sinh học, tính ổn định, tính bền vững của hệ sinh thái rừng. Cấu trúc tổ thành đã được nhiều nhà khoa học Việt Nam đề cập trong công trình nghiên cứu của mình.
Bảo Huy (1993) [3], Đào Công Khanh (1995) khi nghiên cứu tổ thành loài cây đối với rừng tự nhiên ở Đăklăc và Hương Sơn – Hà Tĩnh đều xác định: Tỷ lệ tổ thành của các nhóm loài cây mục đích, nhóm loài cây hỗ trợ và nhóm loài cây phi mục đích cụ thể, từ đó đề xuất biện pháp khai thác thích hợp cho từng đối tượng theo hướng điều chỉnh tổ thành hợp lý.
2.2.2. Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D[SUB]1.3[/SUB])
Thống kê các công trình nghiên cứu về rừng tự nhiên ở Việt Nam cho thấy: Phân bố N/D[SUB]1.3[/SUB] của tầng cây cao (D6cm) có hai dạng chính:
- Dạng giảm liên tục và có nhiều đỉnh phụ hình răng cưa
- Dạng một đỉnh chữ J
Với mỗi dạng cụ thể, các tác giả đã chọn những mô hình toán học thích hợp để mô phỏng. Đồng Sỹ Hiền (1974), khi lập biểu thể tích cây đứng rừng tự nhiên miền Bắc Việt Nam đã đưa ra kết luận: Dạng tổng quát của phân bố N/D[SUB]1.3[/SUB] là phân bố giảm, nhưng do quá trình khai thác chọn thô không theo quy tắc nên đường thực nghiệm có dạng hình răng cưa. Với kiểu phân bố thực nghiệm như vậy, tác giả đã dùng hàm Meyer và họ đường cong Pearson để mô tả. Nguyễn Hải Tuất (1986) [15] đã sử dụng hàm khoảng cách để mô tả phân bố thực nghiệm dạng một đỉnh ở ngay sát cỡ kính bắt đầu đo.
2.2.3. Quy luật phân bố số cây theo chiều cao (N/H[SUB]vn[/SUB])
Những nghiên cứu của Đồng Sỹ Hiền (1974) cho thấy: Phân bố số cây theo chiều cao (N/H[SUB]vn[/SUB]) ở các lâm phần tự nhiên hay trong từng loài cây thường có nhiều đỉnh, phản ánh kết cấu phức tạp của rừng chặt chọn. Thái Văn Trừng (1978), trong công trình nghiên cứu của mình đã đưa ra kết quả nghiên cứu cấu trúc của tầng cây gỗ rừng loại IV.
2.2.4. Tương quan giữa chiều cao với đường kính (H[SUB]vn[/SUB] - D[SUB]1.3[/SUB])
Trong điều tra kinh doanh rừng, việc nghiên cứu mối quan hệ này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Thông qua tương quan H[SUB]vn [/SUB]- D[SUB]1.3[/SUB], dựa vào giá trị ở từng cỡ kính để suy diễn giá trị chiều cao tương ứng mà không cần thiết đo cao toàn bộ, từ đó làm cơ sở xác định trữ lượng chung của lâm phần, xác định kiểu trạng thái rừng, kết cấu rừng Từ đó, đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh để điều chỉnh kết cấu rừng hiện tại tiến tới một kết cấu rừng mới ổn định hơn.
2.3. Nghiên cứu về đa dạng sinh học
Nghiên cứu về thực vật ở Việt Nam trước hết phải kể đến công trình: thực vật chí Nam Bộ của Leureiro, thực vật chí rừng Nam Bộ của Pierrel. Một trong những công trình lớn nhất về quy mô cũng như giá trị là công trình nghiên cứu hệ thực vật Đông Dương của các tác giả Pháp, kết quả của nó là bộ “ Thực vật chí đại cương Đông Dương” bao gồm 7 tập đây là bộ sách có ý nghĩa lớn đối với nhà thực vật học Việt Nam. Tiếp theo đó là bổ sung của Humbert, đến nay thực vật chí Lào, Campuchia, Việt Nam đã xuất bản từ năm (1960) và ở nước ta đã có đến 26 tập, sau này Poct (1965) đã dựa trên bộ thực vật chí đại cương Đông Dương thống kê được 5190 loài.
Các tác giả Việt Nam đã đưa ra một số công trình về thảm thực vật trong đó tiêu biểu là 2 công trình lớn:
- Thảm thực vật rừng Việt Nam của Thái Văn Trừng (1963 – 1978) [16]. Tác giả đã tổng kết và công bố công trình nghiên cứu của mình với 7004 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 1850 họ ở Việt Nam ông nhấn mạnh ưu thế của ngành thực vật hạt kín trong hệ thực vật Việt Nam với 6336 loài chiếm 99,9%, 17227 chi chiếm 93,5% và 239 họ chiếm 62,7% trong tổng số các taxon mỗi bậc.
- Bước đầu nghiên cứu rừng Miền Bắc Việt Nam của Trần Ngũ Phương (1970) [14] đã tiến hành phân loại rừng miền Bắc Việt Nam và chia thành 3 đai 8 kiểu.
Ta có thể thấy những công trình trên đánh giá tổng quát cho toàn bộ hệ thực vật Việt Nam nhưng đặc biệt là bộ “ cây gỗ rừng Việt Nam” của Viện Điều tra Quy hoạch rừng xuất bản (1971 - 1988) [22], đây là một nhóm cây quan trọng nhất quyết định sự tồn tại của hệ sinh thái rừng cũng như có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của con người.

3. Nghiên cứu đa dạng thực vật tại VQG Pù Mát
Năm 1993 Viện Điều Tra và Quy hoạch rừng đã điều tra nghiên cứu hệ thực vật tại VQG Pù Mát để xây dựng Dự án thành lập Khu bảo tồn, bước đầu đã thống kê được 986 loài thực vật thuộc 522 chi và 153 họ; Đồng thời phân tích tính đa dạng và đánh giá nguồn tài nguyên của nó gồm 291 loài cây gỗ, 220 loài cây thuốc, 60 loài cây cảnh, 37 loài cây cho dầu béo, 96 loài cây ăn được, 34 cây làm rau, 30 loài cây có chất độc và 44 loài có nguy cơ bị đe dọa.
Năm 1998 - 2001 Nguyễn Nghĩa Thìn, Ngô Trực Nhã và Nguyễn Thị Hạnh [18] lần lượt giới thiệu các kết quả nghiên cứu cây thuốc ở một số xã: Châu Khê, Lục Dạ, Môn Sơn thuộc vùng đệm VQG Pù Mát gồm 512 loài, 325 chi, 115 họ. Các kết quả đó đã được các tác giả tổng kết, công bố trong các tạp chí ở Quảng Tây và Côn Minh – Trung Quốc năm 1999 và Tạp chí di truyền ứng dụng tháng 4/1999.
Năm 1998 Nguyễn Thị Quý điều tra thành phần loài Dương xỉ ở Khu BTTN Pù Mát và lần đầu tiên xác định có 90 loài, 42 chi, 23 họ phân bố trong 6 sinh cảnh khác nhau, trong đó có 66,7% là cây kinh tế.
Từ năm 2000 Nguyễn Nghĩa Thìn, Phân viện Điều tra và Quy hoạch rừng Bắc Trung Bộ [17] và một số nhà khoa học khác tiếp tục điều tra hệ thực vật trong vùng lõi VQG Pù Mát và đã chỉ ra hệ thực vật rừng Pù Mát gồm 1114 loài, 545 chi, 159 họ thuộc 6 ngành và mô tả 6 ô tiêu chuẩn.
Năm 2001 Nguyễn Nghĩa Thìn và cộng sự đã tiếp tục điều tra và thống kê thêm 315 loài thực vật VQG Pù Mát [17].
Năm 2004, Nguyễn Nghĩa Thìn, Nguyễn Thanh Nhàn đã công bố nghiên cứu đa dạng thực vật VQG Pù Mát với 2494 loài [19].