Luận án Đánh giá sự thay đổi đa dạng cây gỗ trước và sau khai thác cho kiểu rừng lá rộng thường xanh ở khu vực Tây Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT ƢỜ ỌC Ệ NGUYỄN QUỐC ƢƠ Á Á SỰ AY Ổ A D NG CÂY GỖ ƢỚC VÀ SAU KHAI THÁC CHO KIỂU RỪNG LÁ RỘ ƢỜNG XANH Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ỆP HÀ NỘI – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT ƢỜ ỌC Ệ NGUYỄN QUỐC ƢƠ Á Á SỰ AY Ổ A D NG CÂY GỖ ƢỚC VÀ SAU KHAI THÁC CHO KIỂU RỪNG LÁ RỘ ƢỜNG XANH Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: iều tra và Quy hoạch rừng Mã số: 62 62 02 08 LUẬN ÁN TIẾ SĨ ỆP gƣời hƣớng dẫn khoa học: S. S. Vũ iến Hinh HÀ NỘI – 2016 i LỜ CA OA Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả phân tích nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào. Những số liệu kế thừa đã đƣợc chỉ rõ nguồn và đƣợc sự cho phép sử dụng của các tác giả. ác giả luận án Nguyễn Quốc hƣơng ii LỜI CẢ Ơ Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Lâm học, Phòng Đào tạo Sau đại học Trƣờng Đại học Lâm nghiệp; Lãnh đạo Trƣờng Trung học Lâm nghiệp Tây Nguyên đã quan tâm, chỉ đạo và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình đào tạo và nghiên cứu xây dựng luận án. Trong thời gian thực hiện luận án, tác giả đã nhận đƣợc sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình, chu đáo của thầy giáo hƣớng dẫn khoa học GS.TS. Vũ Tiến Hinh để hoàn thành luận án. Qua đây, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới GS.TS. Vũ Tiến Hinh. Nhân dịp này, tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám đốc Công ty TNHH MTV Lâm nghiệp Sơ Pai, Hà Nừng, Đăk Tô, M’Đrăk đã giúp đỡ tôi thu thập số liệu hoàn thành luận án này. Tác giả xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học đã có những ý kiến góp ý quý báu để tác giả bổ sung và hoàn thiện luận án. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn quý Thầy giáo, Cô giáo, gia đình và bạn bè đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ về vật chất và tinh thần để tác giả có thêm nghị lực hoàn thành luận án này. Với tất cả sự nỗ lực của bản thân nhƣng về trình độ và thời gian hạn chế nên luận án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu của các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp. Hà Nội, tháng 6 năm 2016 Tác giả Nguyễn Quốc hƣơng iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Viết tắt/ký hiệu Nội dung diễn giải BNN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn CTTT Công thức tổ thành CCR Chứng chỉ rừng D Chỉ số đa dạng Simpson D1,3, (cm) Đƣờng kính ngang ngực ĐDSH Đa dạng sinh học EU Cộng đồng chung châu Âu FAO Tổ chức Nông Lƣơng - Liên Hợp Quốc FSC Hội đồng quản trị rừng G, (m 2 /ha) Tiết diện ngang lâm phần G0, (m 2 /ha) Tiết diện ngang trƣớc khai thác Gkt, (m 2 /ha) Tiết diện ngang của bộ phận cây khai thác Gđg, (m 2 /ha) Tiết diện ngang của bộ phận cây đổ gãy G1, (m 2 /ha) Tiết diện ngang mất đi do khai thác và đổ gãy: G1 = (Gkt + Gđg) G2, (m 2 /ha) Tiết diện ngang sau khai thác: G2= (G0 - G1) ha Hecta H Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener Hvn, (m) Chiều cao vút ngọn HL1 Tỷ lệ hỗn loài chung HL2 Tỷ lệ hỗn loài của các loài có độ nhiều >5% IVI: Chỉ số quan trọng (Importance Value Index) I%đg Tỷ lệ đổ gãy I%thskt Cƣờng độ tổng hợp sau khai thác ki0 Hệ số tổ thành trƣớc khai thác ki2 Hệ số tổ thành sau khai thác iv Viết tắt/ký hiệu Nội dung diễn giải LSNG Lâm sản ngoài gỗ M0, (m 3 /ha) Trữ lƣợng rừng trƣớc khai thác Mkt, (m 3 /ha) Trữ lƣợng của bộ phận cây khai thác Mđg, (m 3 /ha) Trữ lƣợng của bộ phận cây đổ gãy Mmdkt, (m 3 /ha) Trữ lƣợng rừng mất đi do khai thác và đổ gãy: Mmdkt = (Mkt + Mđg) M2, (m 3 /ha) Trữ lƣợng rừng sau khai thác: M2= (M0 – Mmdkt) mtg Số loài tham gia công thức tổ thành mtg- Số loài mất đi trong công thức tổ thành sau khai thác mtg+ Số loài mới thêm vào trong công thức tổ thành sau khai thác M Số loài trên ô tiêu chuẩn NGO Tổ chức phi Chính phủ N0, (cây/ha) Mật độ rừng trƣớc khai thác Nkt, (cây/ha) Mật độ của bộ phận cây khai thác Nđg, (cây/ha) Mật độ của bộ phận cây đổ gãy Nmdkt, (cây/ha) Mật độ rừng mất đi do khai thác và đổ gãy: Nmdkt = (Nkt + Nđg) N2, (cây/ha) Mật độ rừng sau khai thác: N2= (N0 – Nmdkt) OTC, ODB Ô tiêu chuẩn, Ô dạng bản QLRBV Quản lý rừng bền vững R Mức độ phong phú SPSS (Statistical Package and Social Sciences) Gói phân tích thống kê dành cho khoa học xã hội VQG Vƣờn quốc gia v MỘT SỐ THUẬT NGỮ DÙNG TRONG LUẬN ÁN Khai thác chọn: Là việc chặt hạ gỗ nhằm lợi dụng lƣợng tăng trƣởng của rừng để đạt mục đích kinh tế là chính, nhƣng phải đảm bảo phát triển, sử dụng rừng bền vững đã xác định trong phƣơng án điều chế rừng hoặc phƣơng án quản lý rừng bền vững hoặc phƣơng án khai thác. Khai thác tác động thấp: Là một hệ thống các biện pháp từ khâu lập kế hoạch (kế hoạch dài hạn, kế hoạch giai đoạn và kế hoạch năm) đến thiết kế khai thác; triển khai các hoạt động phụ trợ nhƣ làm đƣờng, kho bãi, chặt hạ, vận xuất, xử lý rừng sau khai thác đồng thời giám sát, đánh giá nhằm thực hiện tốt cho mục tiêu quản lý rừng bền vững. hóm loài cây ƣu thế: Là tập hợp những loài cây chiếm tỷ trọng lớn trong quần xã thực vật rừng, có tổng hệ số tổ thành ki ≥ 50%. Loài cây mất đi: Là loài cây có mặt trong công thức tổ thành trƣớc khai thác nhƣng sau khai thác tỷ trọng của loài bị giảm sút và không còn xuất hiện trong công thức tổ thành sau khai thác. Loài cây mới thêm vào: Là loài cây không có mặt trong công thức tổ thành trƣớc khai thác nhƣng sau khai thác có sự biến động tỷ trọng giữa các loài và loài này lại xuất hiện trong công thức tổ thành sau khai thác. Trữ lƣợng khai thác: Là trữ lƣợng mất đi do khai thác (m3/ha). Trữ lƣợng đổ gãy: Là trữ lƣợng mất đi do đổ gãy trong quá trình khai thác (m 3 /ha). Trữ lƣợng mất đi sau khai thác: Là tổng trữ lƣợng mất đi do khai thác và đổ gãy (m3/ha). Cƣờng độ khai thác: Đƣợc tính theo tỷ lệ phần trăm (viết tắt là %) giữa trữ lƣợng của những cây gỗ chặt trong ô so với tổng trữ lƣợng rừng của ô đó tại thời điểm thiết kế (không tính cây chặt bài thải và đổ vỡ). vi Cƣờng độ đổ gãy: Đƣợc tính theo tỷ lệ % giữa trữ lƣợng các cây gỗ đổ gãy do quá trình khai thác trong ô với tổng trữ lƣợng của ô đó trƣớc khai thác. Cƣờng độ tổng hợp sau khai thác: Đƣợc tính theo tỷ lệ % giữa trữ lƣợng các cây gỗ mất đi sau khai thác trong ô với tổng trữ lƣợng của ô đó trƣớc khai thác. Cây phẩm chất A: Là cây thân thẳng, đẹp, đoạn gỗ thân dài. Cây phẩm chất B: Là cây có khuyết tật nhƣng vẫn có thể lợi dụng đƣợc từ 50 ÷ 70% thể tích của thân cây. Cây phẩm chất C: Là cây cong queo sâu bệnh hoặc cụt ngọn, rỗng ruột, chỉ có thể sử dụng dƣới 50% thể tích của thân cây. vii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT .......................................................iii MỘT SỐ THUẬT NGỮ DÙNG TRONG LUẬN ÁN ................................................... v MỤC LỤC .................................................................................................................. vii DANH MỤC BẢNG, BIỂU .......................................................................................... x DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................................. xii MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của luận án ......................................................................................... 1 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ................................................................ 2 3. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 3 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 3 5. Những đóng góp của luận án ..................................................................................... 4 6. Cấu trúc luận án ........................................................................................................ 4 Chƣơng 1 ...................................................................................................................... 5 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................................................... 5 1.1. Ở nƣớc ngoài ................................................................................................................... 5 1.1.1. Phƣơng thức khai thác ............................................................................................. 5 1.1.2. Quản lý rừng bền vững và chứng chỉ rừng ............................................................. 8 1.1.3. Tái sinh rừng ......................................................................................................... 10 1.1.4. Cấu trúc tổ thành ................................................................................................... 13 1.1.5. Đa dạng tầng cây gỗ .............................................................................................. 15 1.1.6. Ứng dụng các chỉ số đa dạng sinh học trong nghiên cứu đa dạng thực vật .......... 16 1.1.7. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính đa dạng thực vật .................................................. 17 1.2. Ở trong nƣớc ................................................................................................................. 20 1.2.1. Phƣơng thức khai thác ........................................................................................... 20 1.2.2. Quản lý rừng bền vững và chứng chỉ rừng ........................................................... 24 1.2.3. Tái sinh rừng ......................................................................................................... 26 viii 1.2.4. Cấu trúc tổ thành ................................................................................................... 30 1.2.5. Đa dạng tầng cây gỗ .............................................................................................. 32 1.2.6. Ứng dụng các chỉ số đa dạng sinh học trong nghiên cứu đa dạng thực vật .......... 34 1.2.7. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính đa dạng thực vật .................................................. 35 1.3. Thảo luận ...................................................................................................................... 36 Chƣơng 2 .................................................................................................................... 38 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................... 38 2.1. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 38 2.1.1. Xác định một số đặc điểm cơ bản của đối tƣợng rừng khai thác .......................... 38 2.1.2. Đánh giá sự thay đổi tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác ................................ 38 2.1.3. Đánh giá sự thay đổi đa dạng cây gỗ trƣớc và sau khai thác ................................ 38 2.1.4. Đánh giá sự thay đổi tổ thành tái sinh rừng trƣớc và sau khai thác ...................... 38 2.1.5. Đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh ..................................................................... 39 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................... 39 2.2.1. Quan điểm và phƣơng pháp luận .......................................................................... 39 2.2.2. Phƣơng pháp kế thừa tài liệu ................................................................................. 40 2.2.3. Phƣơng pháp thu thập số liệu ................................................................................ 40 2.2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu ..................................................................................... 43 Chƣơng 3 .................................................................................................................... 56 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 56 3.1. Một số đặc điểm cơ bản của đối tƣợng rừng khai thác .......................................... 56 3.1.1. Một số nhân tố điều tra cơ bản .............................................................................. 56 3.1.2. Phân bố số cây và trữ lƣợng theo nhóm gỗ ........................................................... 60 3.1.3. Phân bố số cây và trữ lƣợng theo dạng sống ......................................................... 64 3.1.4. Phẩm chất của các bộ phận cây rừng .................................................................... 66 3.1.5. Ảnh hƣởng của khai thác đến cấu trúc mật độ và trữ lƣợng rừng ......................... 68 3.1.6. Đánh giá sự thay đổi trạng thái rừng trƣớc và sau khai thác ................................. 71 3.2. Đánh giá sự thay đổi về tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác ............................ 72 3.2.1. Sự thay đổi tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác theo loài cây (N%) ............... 72 3.2.2. Sự thay đổi tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác theo chỉ số (IV%) ................. 80 3.2.3. Sự thay đổi tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác theo nhóm gỗ ........................ 88 ix 3.2.4. Sự thay đổi số lƣợng loài và trữ lƣợng theo dạng sống ........................................ 98 3.3. Đánh giá sự thay đổi đa dạng cây gỗ trƣớc và sau khai thác ............................... 101 3.3.1. Sự thay đổi một số chỉ số đa dạng cây gỗ trƣớc và sau khai thác ....................... 101 3.3.2. Đa dạng loài theo cấp kính .................................................................................. 106 3.3.3. Đa dạng theo nhóm gỗ ........................................................................................ 108 3.3.4. Đa dạng loài theo dạng sống ............................................................................... 111 3.3.5. Biến động đa dạng loài ........................................................................................ 113 3.4. Đánh giá sự thay đổi tái sinh rừng trƣớc và sau khai thác ................................... 118 3.4.1. Tổ thành tầng cây tái sinh ................................................................................... 118 3.4.2. Các chỉ tiêu đánh giá tái sinh rừng ...................................................................... 123 3.4.3. Mối quan hệ giữa tổ thành tầng cây cao với tổ thành tầng cây tái sinh .............. 132 3.5. Đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh .................................................................. 133 3.5.1. Đối với thiết kế khai thác .................................................................................... 133 3.5.2. Đối với quá trình khai thác .................................................................................. 134 3.5.3. Giải pháp kỹ thuật lâm sinh sau khai thác .......................................................... 141 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ ................................................................ 145 1. Kết luận ................................................................................................................ 145 1.1. Sự thay đổi trạng thái rừng trƣớc và sau khai thác ......................................... 145 1.2. Sự thay đổi về tổ thành cây gỗ trƣớc và sau khai thác .................................... 145 1.3. Sự thay đổi đa dạng cây gỗ trƣớc và sau khai thác ......................................... 145 1.4. Sự thay đổi tái sinh rừng trƣớc và sau khai thác ............................................. 146 1.5. Về đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh ................................................... 147 2. Tồn tại .................................................................................................................. 147 3. Khuyến nghị ......................................................................................................... 147 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Tiếng nƣớc ngoài PHỤ BIỂU x DANH MỤC BẢNG, BIỂU Trang Biểu 2.1: Điều tra thống kê tầng cây gỗ ................................................................... 42 Biểu 2.2: Phân cấp trữ lƣợng theo nhóm gỗ ............................................................. 43 Biểu 2.3: Phân bố cây tái sinh theo cỡ chiều cao ...................................................... 54 Biểu 2.4: Phân bố cây tái sinh theo cỡ đƣờng kính .................................................. 54 Bảng 3.1: Một số nhân tố điều tra cơ bản của các OTC ........................................... 57 Bảng 3.2: Phân bố số cây và trữ lƣợng theo nhóm gỗ .............................................. 61 Bảng 3.3: Phân bố số cây và trữ lƣợng theo dạng sống ............................................ 65 Bảng 3.4: Phẩm chất của các bộ phận cây rừng ....................................................... 66 Bảng 3.5: Số cây mất đi và cƣờng độ tổng hợp khai thác ........................................ 68 Bảng 3.6: Trữ lƣợng và cƣờng độ tổng hợp khai thác .............................................. 70 Bảng 3.7: Công thức tổ thành theo N% một số OTC ............................................... 72 Bảng 3.8: Sự thay đổi một số chỉ tiêu trong công thức tổ thành trƣớc và sau khai thác ............................................................................................................................ 75 Bảng 3.9: Công thức tổ thành theo IV% một số OTC .............................................. 80 Bảng 3.10: Sự thay đổi một số chỉ tiêu trong công thức tổ thành trƣớc và sau khai thác ............................................................................................................................ 82 Bảng 3.11: Các loài cây ƣu thế chủ yếu có ∑IV%≥50% .......................................... 87 Bảng 3.12: Công thức tổ thành nhóm gỗ theo số cây một số OTC .......................... 89 Bảng 3.13: Sự thay đổi một số chỉ tiêu trong công thức tổ thành nhóm gỗ theo số cây trƣớc và sau khai thác ......................................................................................... 90 Bảng 3.14: Công thức tổ thành nhóm gỗ theo trữ lƣợng một số OTC ..................... 93 Bảng 3.15: Sự thay đổi một số chỉ tiêu trong công thức tổ thành nhóm gỗ theo trữ lƣợng trƣớc và sau khai thác ..................................................................................... 95 Bảng 3.16: Công thức tổ thành dạng sống theo số cây N% ...................................... 98 Bảng 3.17: Công thức tổ thành dạng sống theo trữ lƣợng M% ................................ 99 Bảng 3.18: Chỉ số phong phú của loài R ................................................................ 101 Bảng 3.19: Kết quả tính chỉ số Simpson ................................................................. 103 xi Bảng 3.20: Mức độ đa dạng loài H ......................................................................... 104 Bảng 3.21: Kết quả so sánh mức độ đa dạng cây gỗ giữa trƣớc và sau khai thác .. 105 Bảng 3.22: Phân bố số loài bị mất đi theo cỡ kính trong từng OTC sau khai thác . 107 Bảng 3.23: Đa dạng loài theo nhóm gỗ .................................................................. 109 Bảng 3.24: Đa dạng cá thể theo nhóm gỗ ............................................................... 110 Bảng 3.25: Đa dạng loài theo dạng sống ................................................................ 112 Bảng 3.26: Tỷ số hỗn loài ....................................................................................... 113 Bảng 3.27: Chỉ số đa