Đánh giá đặc điểm cấu trúc và giá trị của trạng thái thảm cây bụi tại trạm đa dạng sinh học mê linh, Vĩnh Phúc

1 Phần 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới là hệ sinh thái với nhiều cấu trúc tầng thứ phức tạp, có tính Đa dạng sinh học cao. Vai trò, chức năng của hệ sinh thái này được thể hiện rất rõ rệt, thể hiện qua việc bảo vệ các nguồn tài nguyên khác như: Đất, nước, khí hậu... Cung cấp gỗ, củi.. Đặc biệt là việc bảo vệ tính Đa dạng sinh học là rất tốt. Với rất nhiều kiểu thảm thực vật khác nhau như: Thảm thực vật cây gỗ, thảm thực vật cây bụi,..., lại có các kiểu trạng thái, cấu trúc, thành phần sinh vật khác nhau thì vai trò, chức năng, giá trị cũng khác. Tuy nhiên hiện nay việc mất rừng trên thế giới và Việt Nam đang là vẫn đề cần được quan tâm nhiều hơn. Nguy cơ suy giảm hoặc mất tính Đa dạng sinh học tại một số vùng miền trên thế giới cũng như Việt Nam là rất cao. Vấn đề làm thế nào đề có thể bảo vệ được tính Đa dạng sinh học là rất cần thiết. Theo TS. Đỗ Hữu Thư đã khẳng định: Thảm thực vật nói chung và thảm cây bụi nói riêng là đối tượng rất quan trọng để khoanh nuôi phục hồi rừng. Do thảm cây bụi thường là quần xã sinh vật tiên phong sau nương rẫy, nơi chưa có rừng, nơi đất đai bị thoái hóa, và cũng là nơi diễn ra quá trình diễn thế tái sinh, diễn thế tự nhiên để hình thành rừng. Trong quá trình đó thực vật góp phần chống xói mòn đất, bảo vệ môi trường và bảo tồn tính đa dạng sinh học. Việc nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học cho công tác quản lý, bảo vệ, sử dụng như thế nào đối với thảm thực vật cây bụi là rất cần thiết. Do vậy, quá trình đánh giá cấu trúc và giá trị của thảm cây bụi là một khâu không thể thiếu trong công tác bảo tồn, phục hồi và phát triển Đa dạng sinh học. Trước thực tiễn đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá đặc điểm cấu trúc và giá trị của trạng thái thảm cây bụi tại trạm Đa dạng sinh học Mê Linh, Vĩnh phúc” làm cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu về diễn thế và đa dạng sinh học. Từ đó đề xuất một số giải pháp nhằm phục hồi rừng phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học và bảo tồn tài nguyên đa dạng sinh học ở địa bàn nghiên cứu. 2 1.2. Mục đích nghiên cứu Góp phần bổ sung kiến thức về cấu trúc tổ thành và giá trị của các thảm thực vật, làm cơ sở cho việc bảo tồn và phát triển sự đa dạng sinh học tại địa bàn nghiên cứu. Đồng thời làm rõ về mối tương quan giữa cấu trúc tổ thành với giá trị của thảm thực vật nói chung và thảm cây bụi nói riêng. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 1.3.1. Về lý luận Góp phần bổ sung kiến thức về cấu trúc tổ thành và giá trị của thảm thực vật, làm cơ sở cho việc bảo tồn và phát triển sự đa dạng sinh học tại địa bàn nghiên cứu. 1.3.2. Về thực tiễn - Xác định được cấu trúc tổ thành của thảm thực vật cây bụi. - Đánh giá được cấu trúc và giá trị của thảm thực vật cây bụi. - Từ đó làm cơ sở đề xuất một số giải pháp phục hồi rừng và bảo tồn tính đa dạng sinh học tại địa bàn nghiên cứu. 1.4. Ý nghĩa của đề tài 1.4.1. Ý nghĩa trong học tập Bổ sung những hiểu biết về đặc điểm cấu trúc và giá trị của trạng thái thảm thực vật tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh, Vĩnh Phúc góp phần vào việc nghiên cứu về diễn thế và đa dạng sinh học. Đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng đối với thảm thực vật, tận dụng được tiêm năng sẵn có.Từ đó đề xuất các biện pháp tác động thích hợp nhằm từng bước đưa rừng về trạng thái có cấu trúc hợp lý, ổn định hơn. 1.4.2. Về thực tiễn Tuy đề tài mới chỉ đề cập về cấu trúc tổ thành và giá trị của thảm thực vật cây bụi, lại tiến hành trong thời gian ngắn nhưng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo, cùng tất cả các chú, bác, anh hiện đang công tác tại trạm, tôi hy vọng đề tài có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong công tác nghiên cứu cấu trúc và tổ thành thực vật, nhằm bảo tồn và phát triển được tính đa dạng sinh học tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh nói riêng và cả nước nói chung. 3 Phần 2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở khoa học nghiên cứu + Thảm thực vật Là toàn bộ lớp thảm thực vật ở một vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ thực vật trên bề mặt trái đất. Theo khái niệm này thảm thực vật mới chỉ là một khái niệm chung chưa chỉ rõ đặc trưng hay phạm vi không gian của một đối tượng cụ thể. Nó chỉ có nội hàm cụ thể khi có tính ngữ kèm theo như “Thảm thực vật Mê Linh” hay “Thực vật Tam Đảo”. + Hệ sinh thái Là một hệ thống hoàn chỉnh tương đối ổn định, bao gồm quần xã sinh vật và khu vực sống của quần xã (sinh cảnh). Sự tác động qua lại giữa quần xã và sinh cảnh tạo nên những mối quan hệ dinh dưỡng xác định, cấu trúc của tập hợp loài trong quần xã, chu trình tuần hoàn vật chất giữa các sinh vật trong quần xã và các nhân tố vô sinh. + Phục hồi rừng Phục hồi rừng được hiểu là quá trình tái tạo lại rừng trên những diện tích đã bị mất rừng. 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. Để tái tạo lại rừng người ta có thể sử dụng các giải pháp khác nhau tuỳ theo mức độ tác động của con người là: phục hồi nhân tạo (trồng rừng), phục hồi tự nhiên và phục hồi tự nhiên có tác động của con người (xúc tiến tái sinh). + Cấu trúc 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 hoà thuận 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 trường sinh thái. Cấu trúc rừng bao gồm cấu trúc sinh thái, cấu trúc hình thái và cấu trúc tuổi. 4 + Cây bụi và thảm cây bụi Cây bụi là những loài cây có thân hóa gỗ, thường có chiều cao dưới 3m, có thể có một hoặc nhiều thân. Cùng với thảm tươi và cây tái sinh thì cây bụi là thành phần chủ đạo trong các khu rừng thứ sinh ở nước ta hiện nay Theo Vdal J., Schmid M., thảm cây bụi là kiểu quần thể thân gỗ, kín tán gồm những cây bụi, thân có thể chia nhánh từ dưới thấp hoặc chỉ có một thân thấp lùn, không bao giờ vượt quá 8m 2.2. Những nghiên cứu trên Thế giới Tài nguyên rừng hiện nay trên Thế giới đang có chiều hướng suy giảm về diện tích và chất lượng rừng. Đặc biệt là tài nguyên rừng ở vùng nhiệt đới, xích đạo và cận xích đạo. Theo thống kê của các tổ chức IUCN, UNDP, WWP, mỗi năm Thế giới trung bình mất đi khoảng 20 triệu ha rừng. Việc mất rừng đã làm nhiều loài động vật, thực vật bị tuyệt chủng làm giảm sự Đa dạng sinh học. Ngoài ra nhu cầu về gỗ nhiên liệu ngày một tăng nhanh. Do vậy , để có thể đáp ứng được nhu cầu về gỗ nguyên liệu như hiện nay thì việc sản xuất kinh doanh nghề rừng ngày càng được chú trọng phát triển. Để cho việc sản xuất rừng có hiệu quả thì con người cần phải hiểu rõ về quy luật phát triển tự nhiên của tài nguyên rừng như thế nào, từ đó đưa ra cơ sở khoa học để nâng cao hiệu quả Sản xuất kinh doanh rừng. Trước thực tiễn đó nhiều nhà khoa học đã không ngừng tham gia các nghiên cứu khoa học. Điển hình như: * Về mặt cấu trúc có: Baur G.N.(1976) [15], đã nghiên cứu các vấn đề về cơ sở sinh thái học nói chung và về cơ sở sinh thái học trong kinh doanh rừng mưa nói riêng, trong đó đã đi sâu nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng, các kiểu xử lý về mặt lâm sinh áp dụng cho rừng mưa tự nhiên. Odum E.P (1978) [17], đã hoàn chỉnh học thuyết về hệ sinh thái trên cơ sở thuật ngữ hệ sinh thái (ecosystem) của Tansley A.P, năm 1935. Khái niệm hệ sinh thái được làm sáng tỏ là cơ sở để nghiên cứu các nhân tố cấu trúc trên quan điểm sinh thái học. R. Catinot (1965) [16] đã biểu diễn cấu trúc hình thái rừng bằng các phẫu đồ rừng, nghiên cứu các cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả phân loại theo các khái niệm dạng sống, tầng phiến. 5 Ngoài ra còn các công trình của các tác giả Richards, Odum, Van Stennis.. được coi là nền tảng cho những nghiên cứu về cấu trúc rừng. * Về mặt tái sinh có: Các công trình của các tác giả: Mibbre-ad, 1930; Richards, 1933; 1939; Aubreville, 1938; Beard, 1946; Lebrun và Gilbert, 1954; Joné, 1955-1956; Schultz, 1960; Baur, 1964; Rollet, 1969,.... là nền tảng cho những nghiên cứu về tái sinh rừng. Về phương pháp điều tra tái sinh, nhiều tác giả sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowder Milk (1927) với diện tích ô dao động từ 1- 4m 2 . Nếu diện tích bé thì số ô phải tăng, ngược lại diện tích lớn thì số ô ít đi, sao cho đảm bảo tính đại diện, tính trung thực của tình hình tái sinh rừng. Tóm lại, các nghiên cứu trên của các nhà khoa học trên tuy mỗi người nghiên cứu một khía cạnh khác nhau nhưng tất cả đều có mục tiêu chung là: Làm thế nào để có thể nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh rừng và bảo tồn, duy trì và phát triển tính Đa dạng sinh học và tính năng vốn có của rừng. Đặc biệt, sự vận dụng các hiểu biết về quy luật cấu trúc rừng và tái sinh rừng để xây dựng các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý nhằm quản lý tài nguyên rừng một cách bền vững. 2.3. Những nghiên cứu ở Việt Nam Diễn biến tài nguyên rừng nước ta trong giai đoạn 1945 - 2000 bị suy giảm mạnh cả về chất lượng và số lượng. Theo số liệu của viện điều tra quy hoạch rừng, năm 1943, nước ta có 14,3 triệu ha, với độ che phủ 43%, đạt 0,7 ha/người. Đến năm 2000, còn 10,915 triệu ha, độ che phủ 33,2% đạt 0,14 ha/người. Mặt khác nhu cầu về gỗ nguyên liệu trong nước cũng bắt đầu có xu hướng tăng mạnh. Trước thực tiễn đó nhiều nhà khoa học Việt Nam cũng đã tham gia nghiên cứu về quy luật phát triển về tài nguyên rừng để có thể nâng cao hiệu quả kinh doanh rừng, đáp ứng nhu cầu gỗ nguyên liệu trong nước, cùng với đó là duy trì, bảo tồn sự Đa dạng sinh học như: * Về mặt cấu trúc có: Đồng Sĩ Hiền (1974) [3], dùng hàm Meyer và hệ đường cong Poisson để nắn phân bố thực nghiệm số cây theo cỡ đường kính cho rừng tự nhiên làm cơ sở cho việc lập biểu độ thon cây đứng ở Việt Nam. 6 Nguyễn Hải Tuất (1982, 1986) [13], đã sử dụng hàm phân bố giảm, phân bố khoảng cách để biểu diễn cấu trúc rừng thứ sinh và áp dụng quá trình Poisson vào nghiên cứu cấu trúc quần thể rừng. Trần Văn Con (1991) [1], đã áp dụng hàm Weibull để mô phỏng cấu trúc đường kính cho rừng khộp ở Đăklăk. Lê Sáu (1995) [6], đã sử dụng hàm Weibull để mô phỏng các quy luật phân bố đường kính, chiều cao tại khu vực Kon Hà Nừng, Tây Nguyên. Bùi Văn Chúc (1996) [1], đã nghiên cứu cấu trúc rừng phòng hộ đầu nguồn Lâm trường sông Đà ở các trạng thái rừng IIA, IIIA1 và rừng trồng làm cơ sở cho việc lựa chọn loài cây. Lê Sáu (1996) [6], dựa vào hệ thống phân loại của Thái Văn Trừng kết hợp với hệ thống phân loại của Loeschau, chia rừng ở khu vực Kon Hà Nừng thành 6 trạng thái. Theo PGS.TS Đặng Kim Vui (2002) [14], nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi sau nương rẫy để làm cơ sở đề xuất giải pháp khoanh nuôi, làm giàu rừng ở huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên đã kết luận đối với giai đoạn phục hồi từ 1 - 2 tuổi (hiện trạng là thảm cây bụi) thành phần thực vật 72 loài thuộc 36 họ và họ Hoà thảo (Poaceae) có số lượng lớn nhất 10 loài, sau đó đến họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) 6 loài, họ Trinh nữ (Misaceae) và họ Cà phê (Rubiaceae) mỗi họ có 4 loài. Bốn họ có 3 loài là họ Long não (Lauraceae), họ Cam (Rutaceae), họ Khúc khắc (Smilacaceae) và họ Cỏ roi ngựa (Verbenaceae). Các công trình trên được coi là nền tảng cho những nghiên cứu về cấu trúc ở nước ta. * Về mặt tái sinh có: Trần Xuân Thiệp (1995) [8], đã định lượng cây tái sinh tự nhiên trong các trạng thái rừng khác nhau, theo tác giả số lượng cây tái sinh biến động từ 8.000 - 12.000, lớn hơn rừng nguyên sinh. Theo TS.Vũ Tiến Hinh (1991) [4], khi nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên tại Hữu Lũng (Lạng Sơn) và vùng Ba Chẽ (Quảng Ninh) đã nhận thấy rằng, hệ số tổ thành tính theo % số cây của tầng tái sinh và tầng cây cao có liên quan chặt chẽ với nhau. 7 Phạm Ngọc Thường (2001, 2003) [9, 10], nghiên cứu quá trình tái sinh tự nhiên phục hồi sau nương rẫy tại hai tỉnh Thái Nguyên và Bắc Kạn đã cho thấy khả năng tái sinh của thảm thực vật trên đất rừng còn nguyên trạng có số lượng loài cây gỗ tái sinh nhiều nhất, chỉ số đa dạng loài của thảm cây gỗ là khá cao. Các công trình trên được coi là những cơ sở cho các nghiên cứu về tái sinh ở trong nước. Tóm lại, tất cả những nghiên cứu của các nhà nghiên cứu khoa học tuy có mục tiêu khác nhau nhưng đều có chung một mục tiêu là: Nâng cao hiệu quả kinh doanh rừng, bảo tồn và phát triển tính Đa dạng sinh học của tài nguyên rừng. 2.4. Tổng quan khu vực nghiên cứu 2.4.1. Điều kiện tự nhiên * Vị trí địa lý Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh thuộc viện sinh thái và Tài nguyên sinh vật (Viện khoa học và công nghệ Việt Nam), nằm trong địa phận xã Ngọc Thanh, thị xã Phúc Yên, Vĩnh phúc. Khu vực trạm có tọa độ 210 23’ 57”-210 25’ 35” độ vĩ bắc và 1050 42’ 40”-1050 46’ 65” độ kinh đông. Phía Bắc giáp huyện Phổ Yên - Thái nguyên, phía Đông và Nam giáp hợp tác xã Đồng Trầm xã Ngọc Thanh, phía Tây giáp xã Trung Mỹ huyện Bình Xuyên xã vùng đệm vườn Quốc gia Tam Đảo. * Địa hình Khu vực nghiên cứu nằm ở phía đông nam dãy núi Tam Đảo thuộc tỉnh Vĩnh Phúc. Là nơi có địa hình dốc, độ chia cắt mạnh, có nhiều dông phụ gần như vuông góc với dông chính. Độ dốc trung bình từ 150 - 250, nhiều nơi dốc từ 300 - 350. Độ cao từ 100 - 520 m so với mực nước biển. * Địa chất - thổ nhưỡng - Về địa chất: Khu vực nghiên cứu là một bộ phận của dãy núi Tam Đảo, nên có cấu tạo địa chất chủ yếu bằng hệ tầng phun trào axit gồm các lớp Rionit, Daxit kết tinh xen kẽ nhau, có tuổi khoảng 260 triệu năm. - Về thổ nhưỡng: Nhìn chung các loại đá mẹ khá cứng, thành phần khoáng có nhiều thạch anh, Muscovit, khoáng phong hóa, hình thành nên các 8 loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, các hạt thô dễ bị rửa trôi và xói mòn, nhất là những nơi dốc cao bị xói mòn mạnh để trơ lại phần đá cứng (điển hình là khu vực có độ dốc cao 300 - 500m). Theo nguồn gốc phát sinh trong vùng có hai loài đất chính sau: +) Ở độ cao trên 300m là đất Feralit mùn đỏ vàng. Đất thường có màu vàng ưu thế do độ ẩm cao, hàm lượng sắt di động và nhôm tích lũy tương đối lớn. Do đất phát triển trên đá macma axit kết tinh chua: Rhyonit, Daxit, Granit nên tầng đất mỏng, thành phần cơ giới nhẹ, tầng mùn mỏng, không có tầng thảm mục, đá lộ đầu nhiều (> 75 %). +) Ở độ cao dưới 300m là đất Feralit đỏ vàng, phát triển trên nhiều loại đá khác nhau. Đất có khả năng hấp thụ không cao do nhiều khoáng sét, phổ biến là Kaolimit. Hàm lượng các khoáng nguyên sinh thấp, ngoài khoáng Kaolimit còn có nhiều khoáng hydroxit sắt , nhôm lẫn trong đất và silic bị rửa trôi. Ngoài ra còn có đất dốc tụ phù sa ở ven các suối lớn trên độ cao dưới 100m. Thành phần cơ giới của loại đất này là trung bình, tầng đất dày, độ ẩm cao, màu mỡ, đã được khai phá trồng lúa và hoa màu. Đất thuộc loại chua với PH là 3,5 - 5,5, độ dày tầng đất trung bình 30 - 40cm. * Khí hậu - thủy văn - Khí hậu: Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa. Số liệu quan sát từ 1990 - 2003 tại trạm khí tượng thủy văn Vĩnh Yên (độ cao 50m). Bảng 2.1. Số liệu khí tượng trạm khí tượng Vĩnh Yên Yếu tố Trạm Vĩnh Yên Nhiệt độ bình quân năm ( 0C ) 23,9 Nhiệt độ tối cao tương đối ( 0C ) 41,5 Nhiệt độ tối thấp tượng đối ( 0C ) 3,2 Lượng mưa bình quân năm ( mm ) 1358,7 Số ngày mưa/ năm 142,5 Lượng mưa cựu đại trong ngày ( mm ) 284,0 Độ ẩm trung bình ( % ) 83,0 Độ ẩm cực tiểu ( % ) 14,0 Lượng bốc hơi ( mm) 1040,1 9 Số liệu quan sát ở bảng cho thấy nhiệt độ trung bình năm là 23,90C (trung bình mùa hè là 27 - 290C, mùa đông là 16 - 170C). Lượng mưa trung bình là 1358,7 mm/năm, mùa mưa từ tháng 4 - 10 chiếm 90% lượng mưa cả năm. Mưa tập trung vào các tháng 6, 7, 8, 9. Cao nhất là vào tháng 8. Số ngày mưa khá nhiều 142 ngày/năm. Độ ẩm trung bình là 83%, thấp nhất vào tháng 2 dưới 80%. - Thủy văn: Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh là một trong những khu vực đầu nguồn của nhiều suối nhỏ đổ vào hồ Đại Lải. Sông suối: có một suối nhỏ, nước chảy quanh năm bắt nguồn từ điểm cực Bắc chảy dọc biên giới phía Tây giáp với vườn Quốc gia Tam Đảo và gặp suối Thanh Lộc đổ vào hồ Đại Lải. Ngoài ra còn có một số suối cạn ngắn nhỏ có nước sau những trận mưa. 2.4.2. Tài nguyên động vật - thực vật rừng - Khu hệ động vật: Theo kết quả điều tra năm 2003 của phòng động vật có xương sống - Viện sinh Thái và Tài nguyên sinh vật, đã xác định thành phần loại học của 5 lớp thú, chim, bò sát, ếch nhái, côn trùng gồm 25 bộ, 99 họ, 461 loài. Trong đó: + Thú có 13 loài thuộc 6 họ của 4 bộ + Chim có 109 loài thuộc 38 họ của 12 bộ + Bò sát có 14 loài thuộc 7 họ của 1 bộ + Ếch nhái có 13 loài thuộc 5 họ của 1 bộ + Côn trùng có 32 loài thuộc 43 họ của 7 bộ - Hệ thực vật: Theo Nguyễn Tiến Bân (2001), khu vực nghiên cứu nằm trong miền địa lý thực vật Đông Bắc và Bắc Trung Bộ, trong đó chủ yếu tồn tại những nhân tố bản địa đặc hữu của khu hệ thực vật Bắc Việt Nam, Nam Trung Hoa với các ưu hợp thực vật họ Re (Lauraceae), họ Dẻ (Fagaceae), họ Dâu tằm (Moraceae), họ Mộc lan (Magloniaceae), họ Đậu (Fabaceae), họ Xoài (Anacardiaceae), họ Trám (Bureseraceae), họ Bồ hòn (Sapinraceae), họ Sau sau (Hamameliaceae), họ Gạo (Bombaceae). Đây cũng là nơi có yếu tố thực vật di cư từ phía nam lên như các loài cây thuộc họ Dầu (Dipterocarpaceae)... 10 Với diện tích khoảng 178ha, Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh hiện có 166 họ thực vật với 651 chi và 1129 loài. Trong đó đã gặp các ngành: + Ngành Thông đất (Lycopodiphyta) 2 họ, 3 chi, 6 loài. + Ngành Mộc tặc (Equisetophyta) 1 họ 1 chi, 1 loài. + Ngành Dương xỉ (Polypodiophyta) 15 họ, 32 chi, 62 loài. + Ngành Mộc lan (Magnoliophyta) 147 họ, 612 chi, 1055 loài. Trong đó: Lớp Mộc lan (Magnolisida) 120 họ, 487 chi, 823 loài. Lớp Hành (Liliopsida) 27 họ, 125 chi, 232 loài. Những họ có số lượng nhiều gồm: Họ Ba mảnh vỏ (Euphorbiaceae) 67 loài; họ cà phê (Rubiaceae) 53 loài; họ Lan (Orchidaceae) 38 loài; họ Cói (Cyperaceae) 35 loài; họ Đậu (Fagaceae) 35 loài. Một số họ có từ 20 đến 30 loài gồm: họ Gừng (Zingiberaceae) 20 loài; họ Ráy (Araceae) 22 loài; họ Cỏ roi ngựa (Verbnaceae) 21 loài; họ Đơn nem (Myrsinaceae) 20 loài; họ Cúc (Asteraceae) 29 loài; họ Dâu tằm (Moraceae) 21 loài. - Hiện trạng thảm thực vật theo Lê Đông Tấn (4/2003) [7], thảm thực vật trên khu vực hoàn toàn là các trạng thái thảm thực vật thứ sinh nhân tác từ trảng cỏ, trảng cây bụi đến rừng thứ sinh phục hồi tự nhiên hay rừng trồng. + Thảm thực vật tự nhiên: Do khai thác gỗ củi tự nhiên, chặt đốt nương lấy đất trồng trọt, chặt phá thảm thực vật tự nhiên để trồng rừng, chăn thả quá mức nên đã phát sinh những trạng thái thảm thực vật khác nhau từ trảng cỏ đến rừng thứ sinh. Trên toàn khu vực có 4 lớp quần hệ với các kiểu thảm thực vật sau: Rừng kín thường xanh mưa mùa nhiệt đới ở địa hình thấp gồm có: Rừng cây lá rộng và rừng nứa xen cây gỗ. Rừng thưa thường xanh mưa mùa nhiệt đới ở địa hình thấp gồm có: Rừng cây lá rộng, rừng nứa xen cây gỗ và rừng giang. Trảng cây bụi thường xanh mưa mùa nhiệt đới ở địa hình thấp gồm có: các quần xã có hay không có cây gỗ. - Trảng cỏ gồm trảng cỏ dạng lúa trung bình có ưu hợp lau lách (Saccharum spontaneum) và Cỏ Tranh (Imperata cylindryca), trảng cỏ không dạng lúa có quần hợp Guột (Dicranopteris linearis). 11 + Rừng trồng: Rừng thuần loài gồm có: Bạch đàn (Eucalyptus globolus), Keo tai tượng (Acacia mangium), Keo lá tràm (Acacia auriculiformis), Thông (Pinus massonia). Rừng hỗn giao gồm có: Bạch đàn (Eucalyptus globolus) - Keo tai tượng (Acacia mangium); Bạch đàn (Eucalyptus globolus) - Keo lá tràm (Acacia auriculiformis); Thông (Pinus massonia) - Keo lá tràm (Acacia auriculiformis); Thông (Pinus massonia) - Keo tai tượng (Acacia mangium) 2.4.3. Tình hình dân sinh, kinh tế Khu vực nghiên cứu nằm trên địa bàn xã Ngọc Thanh, nơi có diện tích đất lâm nghiệp chiếm 51,8% tổng diện tích đất tự nhiên toàn xã. Với mật độ dân số 139 người/km2, dân tộc kinh chiếm 53%, dân tộc thiểu số chiếm 47%. Thu nhập bình quân đầu người là 3 triệu đồng/người/năm. Trong khu vực nghiên cứu không có dân cư sinh sống, tuy nhiên do tập quán của dân quanh vùng nên vẫn có một số tác động tiêu cực tới diện tích rừng trong khu vực nghiên cứu như: Thả rông gia súc sau mùa vụ, lấy củi, măng và khai thác lâm sản ngoài gỗ..., đây là những nguyên nhân làm cho nguồn tài nguyên của khu vực bị giảm sút. 12 Phần 3 . ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 3.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là trạng thái thảm cây bụi xen cây gỗ tái sinh tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh. Các trạng thái rừng thứ sinh, cây trồng nông nghiệp, công nghiệp, trang trại, vườn cây ăn quả và rừng trồng đều không thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài. 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành - Địa điểm: Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh, Vĩnh Phúc. - Thời gian: Từ 15 tháng 2 đến 15 tháng 6 năm 2011 3.3. Nội dung nghiên cứu 3.3.1. Đặc điểm cấu trúc tổ thành và mật độ loài cây - Cấu trúc tổ thành sinh thái, mật độ loài cây - Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học 3.3.2. Đặc điểm cấu trúc ngang - Phân bố số cây bụi theo cấp đường kính - Phân bố loài cây bụi theo cấp đường kính 3.3.3. Đặc điểm cấu trúc đứng - Phân bố số cây bụi theo cấp chiều cao - Phân bố loài cây bụi theo cấp chiều cao 3.3.4. Đặc điểm tái sinh tự nhiên - Phân bố cây gỗ tái sinh theo cấp chiều cao - Phân bố số loài theo tầng phiến - Giá trị sử dụng và giá trị sinh thái - môi trường 3.3.6. Đặc điểm cấu trúc đất rừng và lớp thảm mục - Đặc điểm phẫu diện đất. - Đặc điểm lớp thảm mục. 3.3.6. Đề xuất một số giải pháp 3.4. Phương pháp nghiên cứu 3.4.1. Phương pháp luận Vận dụng quan điểm sinh thái phát sinh quần thể trong thảm thực vật rừng nhiệt đới của Thái Văn Trừng (1978) [11]. Đề tài đã sử dụng phương 13 pháp điều tra ô tiêu chuẩn đại diện ở khu vực nghiên cứu, số liệu đảm bảo tính đại diện, khách quan và chính xác. Đề tài sử dụng các phương pháp phân tích số liệu truyền thống, phương pháp kế thừa các tư liệu, số liệu có liên quan. 3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu 3.4.2.1. Phương pháp kế thừa Đề tài có kế thừa một số tư liệu: - Những tư liệu về điều kiện tự nhiên, khí hậu, thuỷ văn, đất đai, địa hình, tài nguyên rừng. - Tư liệu về điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội. - Những kết quả nghiên cứu có liên quan đến đề tài như: Kết quả điều tra hệ thực vật và thảm thực vật rừng tại trạm Đa dạng sinh học Mê Linh của Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật. 3.4.2.2. Phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn (OTC) - Lập Ô tiêu chuẩn (OTC): OTC là vị trí đại diện cho các trạng thái, lập OTC điển hình để đo đếm. Diện tích OTC điển hình cấp 1 là 500m2 (50 x 10) và được lập tại các vị trí chân - sườn - đỉnh ở các điểm nghiên cứu. Trong mỗi OTC cấp 1 lập 5 OTC cấp 2 với diện tích là 16m2 (4 x 4 m). - Về đo đếm số cây, số loài và đo đường kính: Trong diện tích OTC 16m2 đó tiến hành đo đếm toàn bộ đường kính (D1.3) và chiều cao số cây có mặt trong OTC đó. Đường kính đo lấy trong 1cm và chiều cao là 0.1m. Trường hợp cây bụi thuộc loài chủ yếu có chiều cao H < 1.3m thì đo đường kính ở vị trí cổ rễ nhưng phải ghi vào cột ghi chú là đo cổ rễ. - Về đo đếm sinh khối tươi: + Đo đếm sinh khối trên mặt đất: Sử dụng phương pháp chặt hạ toàn diện (Trong 4m2) để đo đếm sinh khối, chặt toàn bộ cây bụi ở vị trí sát mặt đất và tiến hành cân để xác định tổng trọng lượng. Sau đó xác định sinh khối của từng bộ phận (cành lá, thân). Lấy đại diện 10% của từng bộ phận để phân tích trọng lượng khô kiệt trong phòng thí nghiệm để xác định sinh khối khô. - Xác định sinh khối khô Sử dụng phương pháp sấy mẫu bằng tủ sấy ở nhiệt độ 800C trong khoảng thời gian 15 - 16h. Trong quá trình sấy, kiểm tra trọng lượng của mẫu sau 10, 12, 14 và 16h sấy. Nếu sau 3 lần kiểm tra thấy trọng lượng không đổi thì đó chính là 14 trọng lượng khô của mẫu. Dựa trên trọng lượng khô kiệt, độ ẩm của từng mẫu, bộ phận cành lá, thân, thảm mục sẽ được xác định theo công thức dưới đây: MC% = ((FW - DW)/FW)*100 Trong đó: MC là độ ẩm tính bằng % FW là trọng lượng tươi của mẫu DW là trọng lượng khô kiệt của mẫu Sinh khố khô của từng bộ phân cánh lá, thân, thảm mục sẽ được tính theo công thức sau: TDM (Cl) = TFW (Cl)*(1-MC(Cl))*2,5 TDM (T) = TFW (T)*(1-MC(T))*2,5 TDM (Tm) = TFW (Tm)*(1-MC(Tm))*2,5 Trong đó: TDM (Cl), TDM (T), TDM (Tm): là tổng sinh khối khô trên 1ha tính bằng tấn của cành lá, thân và thảm mục. TFW (Cl), TFW (T), TFW (Tm): là tổng sinh khối tươi của cành lá, thân, thảm mục đo đếm trong OTC tính bằng tấn. MC (Cl), MC (T), MC (Tm): là độ ẩm tính bằng % của cành lá, thân, thảm mục. Tổng sinh khối khô của cây bụi (TDB) được tính như sau: TDB (tấn/ha) = TDM (Cl) + TDM (T) + TDM (Tm) - Xác định hàm lượng cacbon: Hàm lượng cacbon (CS) trong sinh khối cây bụi được xác định thông qua việc áp dụng hệ số mặc định 0.5 thừa nhận bởi Ủy ban Quốc tế về biến đổi khí hậu (IPCC,2003). Nghĩa là hàm lượng cacbon của cây bụi sẽ là tổng hàm lượng cacbon ở các bộ phận cành lá, thân, thảm mục và tính theo công thức dưới đây: CS (tấn/ha) = (TDM (Cl) + TDM (T) + TDM (Tm))*0,5 - Điều tra đất: - Đào một phẫu diện đất trong phạm vi ô tiêu chuẩn. - Các cơ sở mô tả cấu trúc phẫu diện đất + Thành phần cơ giới + Kết cấu đất + Các đặc trưng về độ ẩm (sức hút tối đa, độ ẩm cây héo…) 15 + Độ xốp, độ chặt, dung trọng, tỷ trọng. 3.5. Công tác nội nghiệp Sử dụng phần mềm Excel để tổng hợp và tính toán về cấu trúc, sinh khối cây bụi. Phân tích, đánh giá cấu trúc, tính toán sinh khối và hàm lượng cacbon trong các mẫu thực vật và viết báo cáo. - Phân bố số loài, số cây theo các cấp đường kính: Số loài và số cây được tính cho các cấp đường kính: có khoảng cách bằng nhau.... kết quả được thể hiện bằng bảng biểu và Đồ thị. - Phân bố số loài, số cây theo các cấp chiều cao: Số loài và số cây được tính cho các cấp chiều cao: có khoảng cách tổ bằng nhau,... kết quả được thể hiện bằng bảng biểu và Đồ thị. - Cấu trúc tổ thành, mật độ và tính đa dạng loài +) Tổ thành loài: Là nhân tố biểu thị tỉ trọng của mỗi loài cây hay nhóm cây nào đó trong lâm phần hay OTC trong điều tra rừng. Tổ thành loài được đánh giá bằng số thập phân. Tùy theo số lượng loài cây có mặt mà phân chia thành lâm phân hỗn giao hay thuần loài. +) Tính đa dạng loài được tính theo chỉ số đa dạng Shannon index: Chỉ số đa dạng Shannon được tính theo công thức: H = - ∑Pi.LnPi (với Pi = ni/N) Trong đó: + s là số loài trong quần hợp. + ni là số cá thể loài thứ i trong quần hợp. + N là tổng số cá thể trong quần hợp. + Mật độ loài: Được thể hiện bằng số cây trên đơn vị diện tích ở OTC là một trong những chỉ tiêu phản ánh mức độ đậm đặc của lâm phân. Phương pháp xác định mật độ: Xác định trực tiếp trên ô mẫu và ước lượng gián tiếp thông qua khoảng cách giữa các cây hoặc giữa các điểm của các cây, hoặc sử dụng công thức tính sau: Công thức xác định mật độ như sau: Trong đó: - n: Tổng số cá thể của loài trong các OTC. - S: Tổng diện tích các OTC (ha). 16 Phần 4. KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1. Thành phần, công thức tổ thành loài, chỉ số Đa dạng sinh học và mật độ loài *) Về thành phần loài: Kết quả điều tra cho thấy, thành phần loài cây có ở trạng thái cây bụi nghiên cứu bao gồm 35 loài, trong đó có 18 loài cây bụi và 17 loài cây gỗ tái sinh cụ thể được liệt kê tại bảng 4.1 và 4.2 Bảng 4.1. Danh mục các loài cây bụi ở trảng cây bụi tại khu vực nghiên cứu STT Tên việt nam Tên khoa học Họ OTC 1 Ba chạc Euodia lepta Rutaceae 1,2,3,4 2 Bùm bụp Mallotus barbotus Euphorbiaceae 1,2,3,4 3 Chè xúm Eurya acuminata Theaceae 1,2,3,4 4 Cò ke Microcos tomentosa Tiliaceae 3,4 5 Cỏ lào Upatorium odoratum Asteraceae 1 6 Găng gai Oxyceros bispinosus Rubiaceae 3,4 7 Lấu Psychotria silvertiris Rubiaceae 1,2,3,4 8 Mò lông Litsea umbellata Lauraceae 1 9 Mò Clerodendrum calamitosum Verbenaceae 1,4 10 Mua Melastoma normale Melastomataceae 1,2,3 11 Muối Rhus chinensis Anacardiaceae 2,3,4 12 Sầm xì Memecylon scutellatum Melastomataceae 1,2,4 13 Sim Rhodomyrtus tomentosa Myrtaceae 1,2,3,4 14 Súm lông Eurya ciliata Theaceae 1 15 Tháu kén Helicteres angurtifolia Sterculiaceae 1,2,3,4 16 Thẩu tấu Aporosa dioica Euphorbiaceae 1,2,3,4 17 Thừng mực Wrightia sp. Apocynaceae 2 18 Trọng đũa Ardisia crenata Myrsinaceae 1,2,3,4 17 Bảng 4.2. Danh mục các loài cây gỗ tái sinh ở trảng cây bụi tại khu vực nghiên cứu STT Tên Việt Nam Tên khoa học Họ OTC 1 Côm Elaeocarpus dubius Elacocarpaceae 1 2 Dền Xylopia vielana Annonaceae 2,3 3 Đỏ ngọn Cratoxylon prunifolium Hypericaceae 2 4 Hoắc quang Wendlandia paniculata Rubiaceae 1,4 5 Kháo vàng Machilus bonii Lauraceae 1 6 Kháo lá nhỏ Machilus parviflora Lauraceae 3,4 7 Kháo xanh Cinnadenia paniculata Lauraceae 1,2,3 8 Lòng mang Pterospermum heterophyllum Sterculiaceae 2,3 9 Mán đỉa Archidendron clypearia Euphorbiaceae 4 10 Màng tang Litsea cubeba Lauraceae 2,3 11 Máu chó lá nhỏ Knema conferta Myristicaceae 4 12 Me rừng Phyllanthus emblica Lauraceae 1,3,4 13 Sau sau Liquidambar formosana Altingiaceae 1,2,3,4 14 Sơn ta Toxicodendron succedanea Anacardiaceae 1,2,3,4 15 Thành ngạnh Cratoxylon polyanthum Hypericaceae 1,2,3,4 16 Thừng mực Wrightia pubescensr Apocynaceae 1,2,4 17 Trám chim Canarium parvum Burseraceae 1,2,3,4 Qua bảng 4.1 và 4.2, chúng ta thấy các loài cây trong trạng thái cây bụi tại khu vực nghiên cứu thuộc 35 chi và 20 họ thực vật trong đó có 1 họ có 5 loài đó là họ Lauraceae, có 2 họ có 3 loài đó là các họ Rubiaceae, Euphorbiaceae và có 6 họ có 2 loài đó là các họ Sterculiaceae, Theaceae, Anacardiaceae, Apocynaceae, Hypericaceae, Melastomataceae. Trên cơ sở điều tra, các số liệu về tổ thành và mật độ được trình bày tại bảng 4.3 và 4.4. 18 Bảng 4.3. Mật độ và tổ thành loài cây bụi TT Loài Mật độ Tổ thành (%) 1 Ba chạc 9,000 12,70 2 Bùm bụp 750 1,06 3 Chè súm 2,000 2,82 4 Cò ke 375 0,53 5 Cỏ lào 625 0,88 6 Găng gai 500 0,71 7 Lấu 6,250 8,82 8 Mò lông 125 0,18 9 Mò 500 0,71 10 Mua 4,000 5,64 11 Muối 625 0,88 12 Sầm 1,000 1,41 13 Sim 34,875 49,21 14 Thừng mực 375 0,53 15 Súm lông 375 0,53 16 Thán kén 1,750 2,47 17 Thẩu tấu 3,875 5,47 18 Trọng đũa 3,875 5,47 Tổng 70,875 100 19 Bảng 4.4. Mật độ và tổ thành loài cây gỗ tái sinh STT Loài Mật độ (cây/ha) Tổ thành (%) 1 Côm 125 0,60 2 Dền 250 1,19 3 Đỏ ngọn 125 0,60 4 Hoắc quang 1,375 6,55 5 Kháo (quả dẹt) 125 0,60 6 Kháo lá nhỏ 1,250 5,95 7 Kháo xanh 375 1,79 8 Lòng mang 375 1,79 9 Mán đỉa 125 0,60 10 Màng tang 250 1,19 11 Máu chó lá nhỏ 125 0,60 12 Me rừng 500 2,38 13 Sau sau 2,000 9,52 14 Sơn ta 5,750 27,38 15 Thành ngạnh 3,250 15,48 16 Thừng mực 2,500 11,90 17 Trám chim 2,500 11,90 Tổng 21,000 100 Nhận xét: *) Về cây bụi Từ kết quả ở bảng 4.3 cho thấy, trạng thái thảm thực vật thực vật cây bụi có 18 loài cây bụi xuất hiện, với mật độ 70,875cây/ha trong đó có 5 loài tham gia vào công thức tổ thành, đó là các loài: Sim ta là loài có tổ thành lớn nhất chiếm 49,21%, với mật độ là 34,875cây/ha. Tiếp đến lần lượt là: Bac chạc là 12,70% với 9,000cây/ha, Lấu là 8,82% với 6,250cây/ha, Thẩu tấu là 5,47% với 3,875cây/ha, Mua là 5,64% với 4,000cây/ha. Công thức tổ thành: 49,21Si + 12,70Bc + 8,82L + 5,47Tt + 5,47M 20 *) Về cây gỗ tái sinh Từ kết quả ở bảng 4.4 cho thấy, trạng thái thảm thực vật thực vật cây bụi có 17 loài cây gỗ tái sinh xuất hiện, với mật độ 21,000cây/ha trong đó có 7 loài tham gia vào công thức tổ thành, đó là các loài: Sơn ta là loài có tổ thành lớn nhất chiếm 27,38%, với mật độ là 5,750cây/ha. Tiếp đến lần lượt là: Thành ngạnh là 15,48% với 3,250cây/ha, Thừng mực, Trám chim là 11,90% với 2,500cây/ha, Sau sau là 9,52% với 2,000cây/ha, Hoắc quang là 6,55% với 1,375cây/ha, Kháo lá nhỏ là 5,95% với 1,250 cây/ha Công thức tổ thành: 27,38Sn + 15,48Tn + 11,90Tm + 11,90TC + 9,25Ss + 6,55Hq + 5,95Kln * Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học Chỉ số Đa dạng sinh học các loài cây được thể hiện qua bảng 4.5 và 4.6 Bảng 4.5. Chỉ số đa dạng sinh học lớp cây bụi TT OTC Số cây (N) Mật độ (cây/ha) Số loài cây bụi (S) Chỉ số đa dạng (H) OTC 1 134 16,750 14 1,77 OTC 2 114 14,250 14 1,70 OTC 3 179 22,375 12 1,79 OTC 4 140 17,500 13 1,74 Bảng 4.6. Chỉ số đa dạng sinh học lớp cây gỗ tái sinh TT OTC Số cây (N) Mật độ (cây/ha) Số loài cây gỗ tái sinh (S) Chỉ số đa dạng (H) OTC 1 35 4,375 10 1,88 OTC 2 40 5,000 10 1,94 OTC 3 40 5,000 10 1,90 OTC 4 53 6,625 10 2,04 Nhận xét: *) Về cây bụi Qua bảng 4.5 ta dễ dàng nhận thấy: (H3 = 1,79) > (H1=1,77) > (H4=1,74) > (H2=1,70). Như vậy xét về tính đa dạng từ lớn đến nhỏ thì OTC 3 là lớn nhất 21 (với H3 = 1,79), sau đó đến OTC 1 (với H1= 1,77), tiếp đến là OTC 4 (với H4 = 1,74) và nhỏ nhất là OTC 2 (với H2 = 1,70). Chỉ số đa dạng còn thấp. Tuy nhiên, xét về mật độ cá thể theo chiều tăng dần, thì mật độ cá thể ít nhất là OTC 2 (với 14,250 cây/ha), sau đó là OTC 1 (với 16,750 cây/ha), tiếp đến là OTC 4 (với 17,500 cây/ha) và sau cùng là OTC 3 (với 22,375 cây/ha) có mật độ cá thể là lớn nhất. Mật độ giữa các loài trong cùng một trạng thái là rất khác nhau, có loài có số lượng lớn, có những loài chỉ có 1 cây. Qua bảng số liệu trên cho thấy, có những loài tuy có số lượng nhiều nhưng lại có đường kính trung bình thấp nên thể tích thấp dẫn đến sinh khối thấp, có loài tuy có số lượng ít nhưng lại có chiều cao trung bình và đường kính trung bình lớn nên có thể tích lớn dẫn đến sinh khối lớn. *) Về cây gỗ tái sinh Qua bảng 4.6 ta dễ dàng nhận thấy: (H4=2,04) > (H2=1,94) > (H3=1,90) > (H1=1,88). Như vậy xét về tính đa dạng từ lớn đến nhỏ thì OTC 4 (với H4=2,04) là lớn nhất, sau đó đến OTC 2 (với H2 =1,94), tiếp đến là OTC 3 (với H3 =1,90) và nhỏ nhất là OTC 1 (với H1=1,88). Với chỉ số như vậy cho thấy là còn thấp, đặc biệt là ở OTC 1 với H1=1,88. Nếu xét về mật độ cá thể theo chiều tăng dần, thì mật độ cá thể ít nhất là OTC 1 (với 4,375 cây/ha), tiếp đến là OTC 2 và OTC 3 (với 5,000 cây/ha) và sau cùng là OTC 4 (với 6,625 cây/ha) với số lượng mật độ cá thể là lớn nhất. 4.2. Đặc điểm cấu trúc ngang 4.2.1. Phân bố số cây bụi theo ô tiêu chuẩn Các dẫn liệu về phân bố số cây và số loài tại các ô điều tra được trình bày tại bảng 4.7. Bảng 4.7. Phân bố số cây, số loài trong 4 OTC STT Số cây Số loài OTC 1 134 14 OTC 2 114 14 OTC 3 179 12 OTC 4 140 13 22 134 14 114 14 179 12 140 13 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Số c ây , S ố lo ài OTC 1 OTC 2 OTC 3 OTC 4 Số TT OTC Số cây Số loài Hình 4.1. Đồ thị phân bố số cây, số loài theo OTC Qua bảng 4.7 và đồ thị cho thấy: Số lượng cây ở OTC 3 là lớn nhất nhưng số loài lại ít nhất. Ngược lại ở OTC 2 có số cây ít nhất nhưng số loài lại nhiều hơn OTC 3. 4.2.2. Phân bố số cây bụi theo cấp đường kính Phân bố số cây theo cấp đường kính là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất quy định kết cấu quần xã. Do đó để có thể đánh giá được trạng thái trong quá khứ và trong tương lai thì việc nghiên cứu cấu trúc về phân bố cây theo cấp đường kính là cần thiết. Sự phân bố số cây theo cấp đường kính gốc được trình bày theo bảng 4.8 và hình 4.2. Bảng 4.8. Phân bố số cây bụi theo cấp đường kính gốc của 4 OTC Số cây cây bụi trong 4 OTC theo cấp đường kính Cấp đường kính (cm) OTC 1 OTC 2 OTC 3 OTC 4 I (1-1,7) 41 28 61 31 II (>1,7-2,4) 42 55 78 62 III (>2,4-3,1) 21 12 32 38 IV (>3,1-3,8) 8 13 3 6 V (>3,8-4,6) 11 4 0 0 VI (>4,6-5,3) 5 0 3 1 VII (>5,3-6,0) 1 1 1 2 VIII (>6,0-6,7) 1 1 0 0 IX (>6,7-7,4) 4 0 0 0 X (>7,4-8,1) 0 0 1 0 23 Qua bảng 4.8 và đồ thị về sự phân bố số cây theo cấp đường kính trong 4 OTC của cây bụi như sau: Về số cây tập trung chủ yếu tại ba cấp I, II và III, nhưng các cấp còn lại thì chiếm tỉ lệ ít, một số cấp trong các OTC không thấy xuất hiện cây nào như cấp X của OTC 1, cấp VI, IX, X của OTC 2, cấp V, VIII, IX của OTC 3, cấp V, VIII, IX, X của OTC 4. Qua đồ thị cho thấy, số cây trong cấp đường kính nhỏ tập trung nhiều, trong khi đó với cấp đường kính lớn thì số cây lại có rất ít. Điều này nói lên thảm cây bụi này đang trong giai đoạn thích ứng với điều kiện tự nhiên không cao. 41 42 21 8 11 5 1 1 4 28 55 1213 4 1 1 61 78 32 3 3 1 1 31 62 38 6 1 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Số c ây OTC 1 OTC 2 OTC 3 OTC 4 Sô TT OTCI II III IV V VI VII VIII IX X Hình 4.2: Đồ thị phân bố số cây bụi theo cấp đường kính 4.2.3. Phân bố số loài cây bụi theo cấp đường kính Trong tự nhiên, sự cạnh tranh trong quần thể thực vật diễn ra với đủ các loại hình như: cộng sinh, cạnh tranh không gian sống hay dinh dưỡng. Trong quần thể, các loài cây đều có một đặc điểm sinh thái học khác nhau nên có sức sinh trưởng khác nhau. Do vậy trong quần thể luôn có sự phân hóa về đường kính là rất khác nhau. Sự phân hóa đó có rất nhiều yếu tố, trong đó có cả yếu tố tuổi tác. Phân bố số cây theo cấp đường kính gốc đã nói lên quy luật sinh trưởng, phát triển của quần thể, và khả năng thích nghi với điều kiện ngoại cảnh. Dựa vào đó để con người đưa ra các biện pháp lâm sinh tác động 24 hợp lý và kịp thời. Sự phân bố loài cây theo cấp đường kính gốc được thể hiện qua bảng 4.9 và hình 4.3. Bảng 4.9. Phân bố số loài cây bụi theo cấp đường kính gốc của 4 OTC Số loài cây bụi trong 4 OTC theo cấp đường kính Cấp đường kính (cm) OTC 1 OTC 2 OTC 3 OTC 4 I (1-1,7) 9 6 8 7 II (>1,7-2,4) 7 8 8 10 III (>2,4-3,1) 5 4 7 9 IV (>3,1-3,8) 3 6 3 5 V (>3,8-4,6) 4 3 0 0 VI (>4,6-5,3) 4 0 3 1 VII (>5,3-6,0) 1 1 1 2 VIII (>6,0-6,7) 1 1 0 0 IX (>6,7-7,4) 1 0 0 0 X (>7,4-8,1) 0 0 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Số lo ài OTC 1 OTC 2 OTC 3 OTC 4 Sô TT OTCI II III IV V VI VII VIII IX X Hình 4.3: Đồ thị phân bố số loài cây bụi theo cấp đường kính 25 Qua bảng 4.9 và đồ thị về sự phân bố số loài theo cấp đường kính trong 4 OTC của cây bụi như sau: Về số loài tập trung chủ yếu ở ba cấp I, II và III, trong khi đó ở các cấp V, VI, VIII, IX và X lại chiếm tỉ lệ rất ít, có khi không có loài nào xuất hiện. Qua đồ thị cho thấy, thảm cây bụi có số loài tương đối, khả năng thích nghi với điều kiện ngoại cảnh chưa cao. 4.3. Đặc điểm cấu trúc đứng 4.3.1. Phân bố số cây bụi theo cấp chiều cao Phân bố số cây theo cấp chiều cao là một chỉ tiêu quan trọng phản ánh hình thái của quần thể thực vật và quy luật kết cấu quần xã. Ngoài ra, còn nói lên sự cạnh tranh về không gian sống và dinh dưỡng giữa các tầng cây cao - thấp, trong cùng loài hay khác loài. Cùng với đó là sự ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phòng hộ, bảo vệ các nguồn tài nguyên khác như: đất, nước,... Phân bố số cây theo cấp chiều cao được trình bày theo bảng 4.10 và hình 4.4. Bảng 4.10. Phân bố số cây theo cấp chiều cao của 4 OTC Số cây bụi trong 4 OTC theo cấp chiều cao Cấp chiều cao (m) OTC 1 OTC 2 OTC 3 OTC 4 I (0,1-0,8) 16 13 31 34 II (>0,8-1,6) 24 25 30 53 III (>1,6-2,3) 46 40 95 34 IV (>2,3-3,1) 20 22 16 13 V (>3,1-3,8) 16 9 2 4 VI (>3,8-4,5) 10 3 0 2 VII (>4,5-5,3) 1 2 4 0 VIII (>5,3-6,0) 1 0 0 0 IX (>6,0-6,8) 0 0 0 0 X (>6,8-7,5) 0 0 1 0 26 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Số c ây OTC 1 OTC 2 OTC 3 OTC 4 Sô TT OTCI II III IV V VI VII VIII IX X Hình 4.4: Đồ thị phân bố số cây theo cấp chiều cao Qua bảng 4.10 và đồ thị về phân bố số cây theo cấp chiều cao trong 4 OTC của cây bụi như sau: Về số cây tập trung chủ yếu tại ba cấp I, II và III, ở các cấp VI,VII, VIII, IX và X chiếm tỉ lệ rất ít có khi không có cây nào. Qua đồ thị nói lên số cây tập trung chủ yếu tại các cấp có chiều cao thấp. Điều này cũng tỉ lệ với phân bố số cây theo cấp đường kính, là thảm cây bụi đang trong giai đoạn phát triển với khả năng thích ứng chưa cao. 4.3.2. Phân bố số loài cây bụi theo cấp chiều cao Phân bố loài cây theo cấp chiều cao nó quy định đặc tính sinh lý, sinh thái của loài như: cây ưa bóng, cây ưa sáng, cây sinh trưởng nhanh,… Tại thảm cây bụi thành phần chủ yếu là cây ưa sáng mọc nhanh, nên có xu hướng phát triển mạnh về chiều cao. Do đó sẽ làm cho sự phân hóa về chiều cao theo số loài là rất lớn. Phân bố loài cây theo cấp chiều cao được trình bày theo bảng 4.11 và Đồ thị sau: 27 Bảng 4.11. Phân bố số loài cây bụi theo cấp chiều cao của 4 OTC Số loài cây bụi trong 4 OTC theo cấp chiều cao Cấp chiều cao (m) OTC 1 OTC 2 OTC 3 OTC 4 I (0,1-0,8) 7 5 5 7 II (>0,8-1,6) 6 6 6 9 III (>1,6-2,3) 6 6 7 8 IV (>2,3-3,1) 3 5 6 4 V (>3,1-3,80 5 6 2 4 VI (>3,8-4,5) 5 2 0 2 VII (>4,5-5,3) 1 1 4 0 VIII (>5,3-6,0) 1 0 0 0 IX (>6,0-6,8) 0 0 0 0 X (>6,8-7,5) 0 0 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Số lo ài OTC 1 OTC 2 OTC 3 OTC 4 Sô TT OTCI II III IV V VI VII VIII IX X Hình 4.5: Đồ thị phân bố số loài cây bụi theo cấp chiều cao Qua bảng 4.11 và đồ thị về sự phân bố số loài theo cấp chiều cao trong 4 OTC của cây bụi như sau: 28 Về số loài tập trung chủ yếu tại ba cấp I, II và III, nhưng ở các cấp VI, VII, VIII, IX và X lại chiếm tỉ lệ rất ít, nhiều khi là không có. Điều này nói lên thảm thực vật đang trong giai đoạn thích ứng chưa cao với điều kiện ngoại cảnh. Sự phân hóa số cây giữa cấp có chiều cao thấp với cấp có chiều cao cao là rất rõ rệt. 4.4. Đặc điểm cấu trúc đứng của cây gỗ tái sinh 4.4.1. Phân bố cây gỗ tái sinh theo cấp chiều cao Từ số liệu điều tra trên các ÔDB thống kê được số cây gỗ tái sinh theo 8 cấp chiều cao. Được trình bày theo bảng 4.12 và đồ thị sau: Bảng 4.12. Phân bố số cây gỗ tái sinh theo cấp chiều cao Cấp chiều cao (m) Số cây (N) Mật độ Tổ thành (%) I (0,3-1,1) 37 4625 22,02 II (>1,1-2,0) 30 3750 17,86 III (>2,0-2,8) 36 4500 21,43 IV (>2,8-3,7) 23 2875 13,69 V (>3,7-4,5) 23 2875 13,69 VI (>4,5-5,3) 10 1250 5,95 VII (>5,3-6,2) 6 750 3,57 VIII (>6,2-7,0) 3 375 1,79 Tổng 168 21000 100 37 30 36 23 23 10 6 3 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Số c ây I II III IV V VI VII VIII Sô TT OTCTổ thành Hình 4.6: Đồ thị phân bố số cây gỗ tái sinh theo cấp chiều cao 29 Kết quả bảng trên và Đồ thị cho thấy mật độ cây gỗ tái sinh ở thảm thực vật cây bụi đạt 21000. Trong đó tập trung chủ yếu ở cấp chiều cao từ 0,3 - 1,1m với 22,02%. Tiếp đến là cấp chiều cao từ 2,0 - 2,8m với 21,43%. Các cấp sau có xu hướng giảm dần. Thời gian phục hồi rừng càng dài thì mật độ cây gỗ tái sinh có chiều cao h > 1,3 m sẽ tăng lên. Qua đó nói lên quy luật cạnh tranh về không gian sống và dinh dưỡng trong quần thể diễn ra rất mạnh mẽ. Do vậy sẽ có rất nhiều cá thể của nhiều loài bị tự nhiên đào thải. 4.4.2. Phân bố số cây theo tầng phiến Cấu trúc tầng phiến biểu diễn mức độ đa dạng, phong phú về các nhóm loài cây gỗ tái sinh, cây bụi. Từ đó nói lên mối quan hệ trong quần thể thảm thực vật. các loài trong cùng một tầng phiến sẽ có vai trò sinh thái tương đương nhau. Phân bố loài cây theo tầng phiến được trình bày theo bảng 4.13 và hình 4.7. Bảng 4.13. Phân bố loài cây theo tầng phiến Tầng thứ Số loài Cây gỗ tái sinh 17 Cây bụi 18 Cây gỗ tái sinh, 17 Cây bụi, 18 16.4 16.6 16.8 17 17.2 17.4 17.6 17.8 18 18.2 Cây gỗ tái sinh Cây bụi Số lo ài Hình 4.7: Đồ thị phân bố loài cây theo tầng phiến 30 Qua bảng số liệu 4.13 và Đồ thị ta thấy rằng nhóm dạng sống cây bụi chiếm ưu thế cao hơn. Đây cũng là điểm chung của những quần xã thảm thực vật cây bụi nhiệt đới. 4.5. Giá trị của thảm thực vật cây bụi 4.5.1. Giá trị sử dụng của các loài cây bụi Giá trị sử dụng của các loài cây bụi được thể hiện thông qua việc cung cấp nguyên liệu là củi đốt là chính. Ngoài ra chúng còn có giá trị về thảo dược. Theo cuốn Cây thuốc và vị thuốc Việt nam của GS. Đỗ Tất Lợi (2004) và Danh lục thực vật Việt Nam thì giá trị sử dụng của các loài cây bụi ở trảng cây bụi tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh được liệt kê tại bảng 4.14 Bảng 4.14. Giá trị sử dụng của một số loài cây bụi ở trạng thái trảng cây bụi tại Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh STT Loài cây Giá trị 1 Ba chạc (Euodia lepta) - Lá và cành tươi được nấu nước để tắm ghẻ, rửa các vết loét, vết thương, chốc đầu. - Thân và rễ được làm thuốc bổ đắng (làm cho ăn ngon, dễ tiêu), điều kinh 2 Cỏ lào (Upatorium odoratum) - Lá cây có thể được làm thuốc cầm máu. - Cả cây được sử dụng làm phân xanh hữu cơ 3 Lấu (Psychotria silvertiris) - Một số cộng đồng dân tộc thiểu số ở Việt Nam sử dụng rễ để làm thuốc chữa đau răng. 4 Mò (Clerodendrum calamitosum) - Hạ huyết áp - Giảm đau 5 Sim (Rhodomyrtus tomentosa) - Tại một vài vùng ở Việt Nam người ta dùng búp và lá sim non sắc uống chữa bệnh đi ỉa lỏng, đi lỵ, hoặc dùng để rửa vết thương, vết loét 4.5.2. Giá trị của loài cây bụi về mặt sinh thái môi trường Giá trị của loài cây bụi về mặt môi trường được thể hiện qua việc chống xói mòn đất, bảo vệ nguồn nước. Đặc biệt và rõ nét nhất là thông qua việc tích trữ hàm lượng cacbon. Để có thể tính được trữ lượng cacbon trong 31 cây bụi thì chúng ta cần phải có trọng lượng tươi và trọng lượng khô kiệt của mẫu cây bụi. Từ đó chúng ta sẽ tính được trữ lượng cacbon trong cây bụi thông qua trọng lượng khô kiệt của mẫu. 4.5.2.1. Sinh khối tươi của cây bụi Sinh khối tươi của là trọng lượng tươi của cây bụi trên một đơn vị diện tích xác định (thường tính bằng tấn/ha). Việc đo đếm sinh khối tươi được thực hiện trên hiện trường thông qua OTC điển hình. Kết quả nghiên cứu trên OTC được thể hiện ở bảng 4.15. Bảng 4.15. Sinh khối tươi của cây bụi Trọng lượng tươi trên mặt đất (Tấn/ha) STT Thảm thực vật Thảm mục Cành lá Thân Tổng 1 OTC 1 3,5 7,25 18,35 29,10 2 OTC 2 4,34 6,65 17,95 28,94 3 OTC 3 4,2 7,05 20,1 31,35 4 OTC 4 4,76 5,45 15,95 26,16 5 TBT 4,2 6,6 18,09 28,89 Qua bảng 4.15 thể hiện về sinh khối tươi theo các bộ phận như sau: Sinh khối tươi trong từng bộ phận cũng rất khác nhau, tập trung chủ yếu vào thân là chính với trọng lượng trung bình là 18,09 (Tấn/ha). Nguyên nhân gây ra sự chênh lệch về sinh khối tươi giữa các OTC trên thì có rất nhiều nguyên nhân khác nhau như: Thành phần thực vật (gồm mật độ và thành phần loài có mặt trong từng OTC). Ở OTC 3 có mật độ khoảng 22,375 cây với 12 loài do vậy OTC này có sinh khối lớn nhất với khoảng 31,35 (tấn/ha), tiếp đến là OTC 1 với mật độ khoảng 16,750 cây với 14 loài và có sinh khối khoảng 29,10 (tấn/ha), sau đó đến OTC 2 với mật độ khoảng 14,250 cây, 14 loài với khoảng 28,94 (tấn/ha). Sau cùng là OTC 4 với mật độ khoảng 17,500 cây và 13 loài, khoảng 26,16 (tấn/ha). Ngoài ra còn các nguyên nhân khác như: Địa hình, độ dốc, hướng phơi,… Tỉ lệ sinh khối tươi tính theo các bộ phận được thể hiện qua bảng 4.16 và đồ thị hình 4.8 như sau: 32 Sinh khối tươi trong các bộ phận theo từng OTC khác nhau do vậy trong mỗi OTC chiếm một tỉ lệ sinh khối rất khác nhau và nó tỉ lệ thuận với sinh khối tươi. Qua bảng cho thấy tỉ lệ trọng lượng tươi trong cùng một bộ phân là có sự khác nhau. Bảng 4.16. Tỉ lệ sinh khối cây bụi (%) Tỷ lệ trọng lượng tươi trên mặt đất tính theo các bộ phận (%) STT Thảm thực vật Thảm mục Cành lá Thân 1 OTC 1 12,03 24,91 63,06 2 OTC 2 15,00 22,98 62,02 3 OTC 3 13,40 22,49 64,11 4 OTC 4 18,20 20,83 60,97 5 Gía trị TB 14.66 22.80 62.54 14.66 22.8 62.54 Thân Cành lá Thảm mục Hình 4.8: Đồ thị thể hiện tỉ lệ sinh khối tươi trung bình của cây bụi (%) 4.5.2.2. Sinh khối khô của cây bụi Sinh khối khô của cây bụi là trọng lượng khô kiệt của cây bụi trên một đơn vị diện tích (thường tính bằng tấn/ha). Bằng phương pháp xác định trọng lượng khô kiệt theo phương pháp đã đề cập ở phần trên, kết quả xác định sinh khối khô của cây bụi được tổng hợp tại bảng 4.16 như sau: 33 Bảng 4.17. Sinh khối khô của cây bụi (Tấn khô/ha) Trọng lượng khô trên mặt đất (Tấn khô/ha) STT Thảm thực vật Thảm mục Cành lá Thân Tổng khô 1 OTC 1 0,13 2,13 5,17 7.43 2 OTC 2 0,16 1,95 5,05 7.16 3 OTC 3 0,15 2,07 5,66 7.88 4 OTC 4 0,17 1,60 4,49 6.26 5 TBT 0.15 1.94 5.09 7.18 Qua bảng 4.17 cho thấy: Cũng giống như sinh khối tươi thì sinh khối khô đạt cao nhất tại OTC 3 với khoảng 7,88 (tấn khô/ha), sau đó là OTC 1 với khoảng 7,42 (tấn khô/ha), tiếp đến là OTC 2 với khoảng 7,17 (tấn khô/ha), và thấp nhất là OTC 4 với khoảng 6,26 (tấn khô/ha). Sinh khối khô trong từng bộ phận rất khác nhau, nhưng tập trung chủ yếu là ở phần thân. Tỉ lệ sinh khối khô theo từng bộ phận trong từng OTC được thể hiện qua bảng 4.18 và đồ thị hình 4.9 như sau: Tỉ lệ sinh khối khô của các bộ phận trong các OTC nghiên cứu rất khác nhau. Xét trên tổng thể, hàm lượng nước trong sinh khối của cây chiếm tỉ trọng khá lớn và giao động trong khoảng 40 - 70 %. Điều này thể hiện rất rõ qua việc xem xét tỉ lệ giữa sinh khối tươi và khô theo từng bộ phận và theo tổng sinh khối tươi và khô của chúng. Bảng 4.18. Trọng lượng khô của cây bụi (%) Tỉ lệ trọng lượng khô trên mặt đất theo từng bộ phận(%) STT Thảm thực vật Thảm mục Cành lá Thân 1 OTC 1 1,72 28,69 69,59 2 OTC 2 2,21 27,26 70,53 3 OTC 3 1,94 26,27 71,79 4 OTC 4 2,77 25,55 71,68 5 TB 2.16 26.94 70.88 34 2.16 26.94 70.88 Thân Cành lá Thảm mục Hình 4.9: Đồ thị thể hiên tỉ lệ trọng lượng khô trung bình của thảm cây bụi (%) 4.6. Trữ lượng cacbon trong sinh khối