Luận án Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp bảo tồn loài Thiết sam giả lá ngắn (Pseudotsuga brevifolia W. C Cheng & L. K. Fu, 1975) tại tỉnh Hà Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN LÊ VĂN PHÚC NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BẢO TỒN LOÀI THIẾT SAM GIẢ LÁ NGẮN (Pseudotsuga brevifolia W. C. Cheng & L. K. Fu, 1975) TẠI TỈNH HÀ GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP THÁI NGUYÊN - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN LÊ VĂN PHÚC NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP BẢO TỒN LOÀI THIẾT SAM GIẢ LÁ NGẮN (Pseudotsuga brevifolia W. C. Cheng & L. K. Fu, 1975) TẠI TỈNH HÀ GIANG Chuyên ngành: LÂM SINH Mã số: 62 62 02 05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. TS. LÊ ĐỒNG TẤN 2. GS.TS. ĐẶNG KIM VUI THÁI NGUYÊN - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, công trình được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Đồng Tấn và GS.TS. Đặng Kim Vui trong thời gian từ năm 2013 đến 2015. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn trong luận án đã được ghi rõ nguồn gốc. Thái Nguyên, tháng 3 năm 2016 Tác giả luận án Lê Văn Phúc ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, ngoài sự nỗ lực hết sức của bản thân, tác giả còn nhận được sự quan tâm giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của tập thể thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô giáo Phòng Đào tạo trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, các thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp Khoa Lâm nghiệp, Viện Nghiên cứu và Phát triển Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Lê Đồng Tấn - Trung tâm Phát triển Công nghệ cao, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, GS.TS. Đặng Kim Vui, Đại học Thái Nguyên - những người hướng dẫn khoa học đã dành nhiều thời gian và công sức và đầy trách nhiệm giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và Khoa Lâm nghiệp, Viện Nghiên cứu và Phát triển lâm nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể học tập và nghiên cứu. Xin chân thành cảm ơn cán bộ, nhân dân các xã thuộc 2 huyện Quản Bạ, Đồng Văn tỉnh Hà Giang đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình điều tra ngoại nghiệp. Cảm ơn sự quan tâm chia sẻ, động viên ủng hộ của gia đình, bạn bè cả về mặt tinh thần và vật chất để tôi có thể hoàn thành luận án, cảm ơn các em sinh viên các khóa K42, K43 LN và QLTNR đã hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu thực địa. Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó. Thái Nguyên, tháng 3 năm 2016 Tác giả luận án Lê Văn Phúc iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU .......................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... x MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của luận án ....................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án ............................................................................ 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ............................................................. 2 4. Đóng góp mới của luận án ...................................................................................... 3 5. Bố cục của luận án .................................................................................................. 3 Chƣơng 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................... 4 1.1. Những nghiên cứu trên thế giới ........................................................................... 4 1.1.1. Một số nghiên cứu về đặc điểm sinh học ................................................... 4 1.1.2. Nghiên cứu về đặc điểm sinh thái .............................................................. 5 1.1.3. Nghiên cứu về tái sinh và khả năng nhân giống các loài trong họ Thông ............................................................................................................. 6 1.1.4. Đánh giá về mức độ nguy cấp của một số loài trong họ Thông ................ 8 1.1.5. Nghiên cứu chi Thiết sam giả (Pseudotsuga) và loài Thiết sam giả lá ngắn ......................................................................................................... 10 1.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam .......................................................................... 12 1.2.1. Một số nghiên cứu về đặc điểm sinh học ................................................. 12 1.2.2. Nghiên cứu về đặc điểm sinh thái ............................................................ 14 1.1.3. Nghiên cứu về tái sinh và khả năng nhân giống các loài trong họ Thông .......... 15 1.2.4. Đánh giá về mức độ nguy cấp của các loài trong họ Thông .................... 19 1.2.5. Nghiên cứu chi Thiết sam giả (Pseudotsuga) và loài Thiết sam giả lá ngắn ................................................................................................................ 22 1.3. Thảo luận và xác định vấn đề nghiên cứu của luận án ...................................... 26 iv Chƣơng 2. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ......................................................................................................... 30 2.1. Điều kiện tự nhiên .............................................................................................. 30 2.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 30 2.1.2. Địa hình .................................................................................................... 30 2.1.3. Khí hậu ..................................................................................................... 31 2.1.4. Địa chất, thổ nhưỡng ................................................................................ 33 2.1.5. Rừng và thực vật rừng .............................................................................. 34 2.2. Điều kiện kinh tế xã hội ..................................................................................... 34 2.2.1. Dân tộc ..................................................................................................... 34 2.2.2. Dân số và lao động ................................................................................... 35 2.2.3. Thực trạng phát triển kinh tế .................................................................... 35 2.2.4. Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu .......................................................................................................... 37 Chƣơng 3. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 38 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 38 3.1.1. Đối tượng ................................................................................................. 38 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 38 3.1.3. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................ 38 3.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 38 3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 38 3.3.1. Phương pháp luận .................................................................................... 38 3.3.2. Phương pháp kế thừa ............................................................................... 39 3.3.3. Phương pháp điều tra thực địa ................................................................. 39 3.3.4. Phương pháp xử lý số liệu ....................................................................... 50 Chƣơng 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 58 4.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh học của loài Thiết sam giả lá ngắn .......................... 58 4.1.1. Đặc điểm hình thái của loài Thiết sam giả lá ngắn .................................. 58 4.1.2. Đặc điểm vật hậu của loài Thiết sam giả lá ngắn .................................... 62 v 4.1.3. Đặc điểm cấu tạo giải phẫu lá của loài Thiết sam giả lá ngắn ................. 62 4.1.4. Đặc điểm tăng trưởng về đường kính và chiều cao của loài Thiết sam giả lá ngắn ....................................................................................... 65 4.2. Nghiên cứu đặc điểm sinh thái của loài Thiết sam giả lá ngắn .......................... 67 4.2.1. Đặc điểm địa hình .................................................................................... 67 4.2.2. Đặc điểm đất ............................................................................................ 69 4.2.3. Đặc điểm khí hậu ..................................................................................... 70 4.2.4. Đặc điểm cấu trúc quần xã thực vật nơi có loài Thiết sam giả lá ngắn phân bố ................................................................................................................ 72 4.3. Nghiên cứu đặc điểm của lớp cây tái sinh và của loài Thiết sam giả lá ngắn .......... 86 4.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tổ thành cây tái sinh ................................ 87 4.3.2. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc mật độ và tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng .......... 88 4.3.3. Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh ...................................................... 89 4.3.4. Phân bố cây Thiết sam giả lá ngắn tái sinh theo cấp chiều cao ............... 90 4.3.5. Phân bố cây Thiết sam giả lá ngắn tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang ........ 91 4.3.6. Tái sinh tự nhiên của loài Thiết sam giả lá ngắn quanh gốc cây mẹ ....... 92 4.3.7. Động thái tăng trưởng của cây tái sinh tự nhiên của loài Thiết sam giả lá ngắn tại Hà Giang ..................................................................................... 93 4.3.8. Ảnh hưởng của một số nhân tố đến tái sinh tự nhiên của loài Thiết sam giả lá ngắn tại Hà Giang ............................................................................. 94 4.4. Nghiên cứu khả năng nhân giống bằng hom của loài Thiết sam giả lá ngắn ........... 97 4.4.1. Kết quả giâm hom lần 1: Tại Viện nghiên cứu và phát triển lâm nghiệp - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên ........................................... 97 4.4.2. Kết quả giâm hom lần 2: Tại Viện nghiên cứu và phát triển lâm nghiệp - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên ........................................... 98 4.4.3. Kết quả giâm hom lần 3: Tại Trung tâm bảo tồn Thông, xã Cán Tỷ, huyện Quản Bạ, tỉnh Hà Giang .................................................................. 101 4.5. Nghiên cứu một số nhân tố ảnh hưởng đến sự tồn tại, sinh trưởng của loài Thiết sam giả lá ngắn ....................................................................................... 104 vi 4.6. Đề xuất một số giải pháp bảo tồn và phát triển loài Thiết sam giả lá ngắn ..... 110 4.6.1. Đề xuất về giải pháp quản lý: bổ sung loài Thiết sam giả lá ngắn vào Nghị định quy định về quản lý và Danh mục thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý, hiếm từ rừng Việt Nam ................................................... 110 4.6.2. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh để bảo tồn và phát triển loài Thiết sam giả lá ngắn ........................................................................ 111 4.6.3. Một số giải pháp về kinh tế xã hội nhằm hạn chế sự tác động tiêu cực đến loài Thiết sam giả lá ngắn và môi trường sống của loài ..................... 113 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................... 114 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................ 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 118 PHỤ LỤC ............................................................................................................... 128 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BNN Bộ Nông nghiệp CS Cộng sự CT Công thức CTV Cây triển vọng D00 Đường kính gốc (cm) D1.3 Đường kính ở vị trí 1,3m (cm) ĐDSH Đa dạng sinh học Dt Đường kính tán (m) ĐTC Độ tàn che ĐTQTR Điều tra quy hoạch rừng ĐVT Đơn vị tính FAO Tổ chức nông lương liên hợp quốc GPS Hệ thống định vị toàn cầu Hvn Chiều cao vút ngọn (m) IUCN Hiệp hội bảo tồn thiên nhiên quốc tế (International Union for Conservatin of Nature) IVI Chỉ số quan trọng (Important Value Index) (%) KBT Khu bảo tồn KBTTN Khu bảo tồn thiên nhiên LSNG Lâm sản ngoài gỗ NN & PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn ODB Ô dạng bản OTC Ô tiêu chuẩn PCCCR Phòng cháy chữa cháy rừng PRA Đánh giá nông thôn có sự tham gia (Participatory Rural Appraisal) QLBVR Quản lý bảo vệ rừng QXTV Quần xã thực vật TCLN Tổng cục Lâm nghiệp TN Thí nghiệm TSGLN Thiết sam giả lá ngắn TTXVN Thông tấn xã Việt Nam UB Ủy ban VQG Vườn quốc gia WWF Quỹ quốc tế về bảo vệ thiên nhiên (World Wide Fund for Nature) viii DANH MỤC CÁC BẢNG Biểu 3.1: Phiếu điều tra khí hậu và vật hậu học Thiết sam giả lá ngắn ................. 41 Biểu 3.2: Biểu điều tra tầng cây cao ...................................................................... 43 Biểu 3.3: Biểu điều tra cây bụi, thảm tươi ............................................................. 44 Biểu 3.4: Biểu điều tra cây tái sinh ........................................................................ 45 Biểu 3.5. Phiếu điều tra tái sinh loài Thiết sam giả lá ngắn dưới tán cây mẹ............ 46 Biểu 3.6. Biểu điều tra tăng trưởng của cây tái sinh .............................................. 46 Bảng 1.1. Thông Việt Nam trong khung cảnh thế giới ................................................ 13 Bảng 2.1. Dân số và hiện trạng sử dụng đất nông lâm nghiệp của tỉnh Hà Giang năm 2013 ............................................................................................. 36 Bảng 3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm cho các công thức giâm hom Thiết sam giả lá ngắn với 3 lần lặp ....................................................................................... 48 Bảng 3.2. Kết quả phân tích cấu tạo giải phẫu lá Thiết sam giả lá ngắn ..................... 51 Bảng 4.1. Kích thước cây Thiết sam giả lá ngắn trưởng thành tại tỉnh Hà Giang ...... 59 Bảng 4.2. Kết quả phân tích giải phẫu lá Thiết sam giả lá ngắn .................................. 62 Bảng 4.3. Sinh trưởng đường kính và chiều cao của Thiết sam giả lá ngắn ............... 65 Bảng 4.4a. Thống kê các OTC có loài Thiết sam giả lá ngắn phân bố ở vị trí sườn núi .......................................................................................................... 67 Bảng 4.4b. Thống kê các OTC có loài Thiết sam giả lá ngắn phân bố ở vị trí đỉnh núi ........................................................................................................... 68 Bảng 4.5. Đặc điểm đất đai khu vực nghiên cứu .......................................................... 69 Bảng 4.6. Các chỉ tiêu khí hậu cơ bản trong 3 năm tại tỉnh Hà Giang ........................ 70 Bảng 4.7. Chiều cao lâm phần và của loài Thiết sam giả lá ngắn ................................ 72 Bảng 4.8. Cấu trúc mật độ rừng nơi loài Thiết sam giả lá ngắn phân bố .................... 77 Bảng 4.9. Cấu trúc tổ thành rừng trên núi đá vôi nơi có loài Thiết sam giả lá ngắn tại Hà Giang .......................................................................................... 79 Bảng 4.10. Chỉ số đa dạng loài tầng cây gỗ rừng trên núi đá vôi - nơi phân bố của loài Thiết sam giả lá ngắn ....................................................................... 80 Bảng 4.11. Quan hệ sinh thái loài Thiết sam giả lá ngắn với các loài khác trong cấu trúc tổ thành rừng .................................................................................... 81 Bảng 4.12. Kết quả phân tích tương quan Hvn/D1.3 bằng hàm đường thẳng ................. 82 Bảng 4.13. Kết quả phân tích tương quan Hvn/D1.3 bằng hàm Logarit .......................... 83 ix Bảng 4.14. Kết quả phân tích tương quan Hvn/D1.3 bằng hàm Parabol .......................... 83 Bảng 4.15. Kết quả phân tích tương quan Hvn/D1.3 bằng hàm mũ ................................. 84 Bảng 4.16. Các dạng phương trình tương quan giữa chiều cao và đường kính của loài Thiết sam giả lá ngắn ....................................................................... 84 Bảng 4.17. Kết quả phân tích tương quan Dt/D1.3 bằng hàm đường thẳng ................... 85 Bảng 4.18. Kết quả phân tích tương quan Dt/D1.3 bằng hàm Logarit ............................ 85 Bảng 4.19. Các dạng phương trình tương quan giữa đường kính tán và đường kính ngang ngực của loài Thiết sam giả lá ngắn .......................................... 86 Bảng 4.20. Tổ thành cây tái sinh rừng trên núi đá vôi ở Hà Giang ............................... 87 Bảng 4.21. Mật độ tái sinh và tỷ lệ cây tái sinh triển vọng của rừng ở Hà Giang ........ 88 Bảng 4.22. Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh ở Hà Giang ...................................... 89 Bảng 4.23. Tổng hợp mật độ loài Thiết sam giả lá ngắn tái sinh ở các cấp chiều cao ở Hà Giang ............................................................................................... 90 Bảng 4.24. Phân bố cây tái sinh theo mặt phẳng nằm ngang của loài Thiết sam giả lá ngắn ....................................................................................................... 91 Bảng 4.25. Tần xuất tái sinh tự nhiên của loài Thiết sam giả lá ngắn quanh gốc cây mẹ ............................................................................................................. 92 Bảng 4.26. Động thái tăng trưởng của loài Thiết sam giả lá ngắn tái sinh tại Hà Giang ............................................................................................ 93 Bảng 4.27. Ảnh hưởng của cây bụi, thảm tươi đến tái sinh của loài Thiết sam giả lá ngắn ............................................................................................................. 94 Bảng 4.28. Ảnh hưởng của địa hình đến tái sinh của loài Thiết sam giả lá ngắn ......... 95 Bảng 4.29. Ảnh hưởng của địa hình đến chất lượng sinh trưởng cây Thiết sam giả lá ngắn tái sinh.......................................................................................... 96 Bảng 4.30. Ảnh hưởng của con người đến tái sinh của loài Thiết sam giả lá ngắn ...... 96 Bảng 4.31. Kết quả nghiên cứu về tỷ lệ hom sống của loài Thiết sam giả lá ngắn ...... 98 Bảng 4.32. Tỷ lệ ra rễ và các chỉ tiêu ra rễ của hom Thiết sam giả lá ngắn sau đợt thí nghiệm ................................................................................................ 99 Bảng 4.33. Kết quả nghiên cứu về tỷ lệ hom sống của loài Thiết sam giả lá ngắn .... 101 Bảng 4.34. Tỷ lệ ra rễ của hom Thiết sam giả lá ngắn sau đợt thí nghiệm ................. 103 Bảng 4.35. Tổng hợp kết quả phỏng vấn về ảnh hưởng của con người đến loài Thiết sam giả lá ngắn .........................................................