Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên các quần xã thực vật rừng hỗn giao lá rộng, lá kim vườn quốc gia Bidoup - Núi bà, tỉnh Lâm Đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ======================== TRẦN THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN CÁC QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG HỖN GIAO LÁ RỘNG, LÁ KIM VƯỜN QUỐC GIA BIDOUP - NÚI BÀ, TỈNH LÂM ĐỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ======================== TRẦN THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VÀ TÁI SINH TỰ NHIÊN CÁC QUẦN XÃ THỰC VẬT RỪNG HỖN GIAO LÁ RỘNG, LÁ KIM VƯỜN QUỐC GIA BIDOUP - NÚI BÀ, TỈNH LÂM ĐỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP Chuyên ngành: Lâm sinh Mã số: 9620205 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Đăng Hội 2. PGS. TS. Triệu Văn Hùng Hà Nội, 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu khoa học của bản thân tôi, nghiên cứu được thực hiện chủ yếu trong thời gian từ năm 2014-2018. Số liệu và kết quả (ngoại trừ số liệu, dữ liệu được tham khảo có trích dẫn hợp pháp) được trình bày trong luận án là trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình hay tài liệu nào ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Người cam đoan Trần Thị Thanh Hương ii LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam theo chương trình đào tạo nghiên cứu sinh khóa 26 (2014-2018). Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Ban lãnh đạo Viện, Ban Đào tạo và Hợp tác Quốc tế, Viện Nghiên cứu Lâm sinh - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Tôi cũng nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của Ban lãnh đạo và các cán bộ, nhân viên và kiểm lâm Vườn quốc gia Bidoup - Núi Bà; UBND, cộng đồng địa phương thuộc xã Đạ Chais, huyện Lạc Dương, tỉnh Lâm Đồng. Đồng thời tôi đã nhận được sự hỗ trợ một phần tài chính trong quá trình nghiên cứu thực địa của luận án từ Quỹ Môi trường Thiên nhiên (NEF - National Environmental Fund) của Nhật bản. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới PGS. TS. Triệu Văn Hùng và PGS. TS. Nguyễn Đăng Hội đã dành nhiều thời gian, tâm huyết và công sức giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Thường vụ Đảng Ủy, Ban Tổng giám đốc Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga, Ban Lãnh đạo Viện Sinh thái Nhiệt đới, Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga, Bộ Quốc phòng đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Đồng thời tôi cũng xin bày tỏ sự biết ơn đến Đồng Chủ nhiệm đề tài mã số E1.2, Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga đã giúp đỡ tôi thực hiện luận án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các đồng nghiệp, cộng sự, bạn bè và gia đình đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cả về vật chất cũng như tinh thần để tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Nghiên cứu sinh Trần Thị Thanh Hương iii MỤC LỤC Lời cam đoan ............................................................................................................... i Lời cảm ơn ................................................................................................................. ii Mục lục ...................................................................................................................... iii Danh mục bảng ......................................................................................................... vi Danh mục hình ........................................................................................................ viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................................. 5 1.1. Trên thế giới ........................................................................................................ 5 1.1.1. Phân loại thảm thực vật ..................................................................................... 5 1.1.2. Cấu trúc rừng ..................................................................................................... 8 1.1.3. Tái sinh rừng ................................................................................................... 12 1.2. Ở Việt Nam ....................................................................................................... 16 1.2.1. Phân loại thảm thực vật ................................................................................... 16 1.2.2. Cấu trúc rừng ................................................................................................... 21 1.2.3. Tái sinh rừng ................................................................................................... 26 1.3. Tổng quan các nghiên cứu có liên quan tại VQG Bidoup - Núi Bà ............. 32 1.4. Nhận xét chung ................................................................................................. 36 1.5. Một số khái niệm, quan điểm được sử dụng trong luận án ......................... 37 Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 39 2.1. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 39 2.1.1. Nghiên cứu đặc điểm thảm thực vật rừng Vườn Quốc gia Bidoup - Núi Bà . 39 2.1.2. Nghiên cứu đặc điểm phân bố các QXRK ...................................................... 39 2.1.3. Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc các QXRK điển hình .......................... 39 2.1.4. Nghiên cứu một số đặc điểm tái sinh tự nhiên các QXRK điển hình ............. 39 2.1.5. Định hướng giải pháp bảo tồn loài và các QXRK .......................................... 40 2.2. Quan điểm và phương pháp nghiên cứu ........................................................ 40 2.2.1. Quan điểm và phương pháp luận .................................................................... 40 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 41 2.3. Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội VQG Bidoup - Núi Bà .......... 64 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 67 3.1. Thảm thực vật rừng VQG Bidoup - Núi Bà .................................................. 67 iv 3.1.1. Các kiểu thảm thực vật rừng VQG Bidoup - Núi Bà ...................................... 67 3.1.2. Đặc điểm thảm thực vật rừng kín thường xanh hỗn giao lá rộng, lá kim ....... 72 3.2. Đặc điểm phân bố các QXRK ....................................................................... 74 3.2.1. Vị trí phân bố ................................................................................................. 74 3.2.2. Đặc điểm các yếu tố sinh thái chủ đạo tại khu phân bố .................................. 76 3.2.3. Đặc điểm phân hóa QXRK theo đai cao ...................................................... 84 3.3. Đặc điểm cấu trúc các QXRK điển hình ........................................................ 88 3.3.1. Cấu trúc tầng cây cao ...................................................................................... 88 3.3.2. Đa dạng về dạng sống thực vật ..................................................................... 99 3.3.3. Đa dạng bậc họ và chi thực vật ..................................................................... 100 3.3.4. Đa dạng về giá trị bảo tồn ............................................................................ 101 3.3.5. Cấu trúc đứng ................................................................................................ 103 3.3.6. Cấu trúc tầng cây bụi, thảm tươi, thảm khô, thảm mục ................................ 106 3.4. Đặc điểm tái sinh tự nhiên các QXRK điển hình ........................................ 108 3.4.1. Cấu trúc tổ thành loài .................................................................................... 108 3.4.2. Đa dạng loài .................................................................................................. 112 3.4.3. Cấu trúc mật độ và sinh trưởng ..................................................................... 114 3.4.4. Chất lượng tái sinh ........................................................................................ 116 3.4.5. Phân bố mật độ cây tái sinh theo cấp chiều cao ............................................ 117 3.4.6. Mạng hình phân bố ........................................................................................ 120 3.4.7. Đặc điểm tái sinh tự nhiên của một số loài cây lá kim ................................. 121 3.5. Định hướng giải pháp bảo tồn loài và các QXRK ....................................... 130 3.5.1. Quan điểm bảo tồn ........................................................................................ 130 3.5.2. Định hướng không gian bảo tồn các QXRK ................................................. 131 3.5.3. Một số giải pháp bảo tồn ............................................................................... 133 KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KHUYẾN NGHỊ .......................................................... 140 1. Kết luận ............................................................................................................... 140 2. Tồn tại ................................................................................................................. 141 3. Khuyến nghị ........................................................................................................ 142 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ........................................... 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 144 PHỤ LỤC ............................................................................................................... 157 v DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu/ Chữ viết tắt Nghĩa đầy đủ CTTT Công thức tổ thành D1.3 Đường kính ngang ngực (tại vị trí cao 1,3 m) Dt Đường kính tán ĐCP Độ che phủ (%) ĐTC Độ tán che Ds QXRK điển hình với sự tham gia của loài Du sam núi đất G Tiết diện ngang (m2) Hdc Chiều cao cây dưới cành (m) Hvn Chiều cao cây vút ngọn (m) IUCN International Union for Conservation of Nature - Liên minh Quốc tế bảo tồn thiên nhiên và Tài nguyên thiên nhiên IV% Important Value Index - Chỉ số giá trị quan trọng (%) K/h Ký hiệu Nts Mật độ cây tái sinh Ntv Mật độ cây tái sinh triển vọng N Số cây ÔTC Ô tiêu chuẩn PD Phẫu diện Pm QXRK điển hình với sự tham gia của loài Pơ mu QXRK Quần xã thực vật rừng hỗn giao lá rộng, lá kim với sự tham giá của ít nhất một trong bốn loài cây lá kim quý, hiếm: Pơ mu, Du sam núi đất, Thông lá dẹt, Thông năm lá Tld QXRK điển hình với sự tham gia của loài Thông lá dẹt Tnl QXRK điển hình với sự tham gia của loài Thông năm lá Tld+Pm QXRK điển hình với sự tham gia của loài Thông lá dẹt và loài Pơ mu Tld+Tnl QXRK điển hình với sự tham gia của loài Thông lá dẹt và Thông năm lá TSTN Tái sinh tự nhiên TT-BNN&PTNT Thông tư - Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn TTVR Thảm thực vật rừng VQG Vườn quốc gia vi DANH MỤC BẢNG TT bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Thông tin các ô tiêu chuẩn 46 Bảng 3.1 Diện tích các kiểu thảm thực vật rừng/diện tích đất không có rừng VQG Bidoup - Núi Bà, năm 2004 67 Bảng 3.2 Diện tích các kiểu thảm thực vật/diện tích khác VQG Bidoup - Núi Bà, năm 2018 70 Bảng 3.3 Diện tích các QXRK tại VQG Bidoup - Núi Bà 75 Bảng 3.4 Đặc điểm phân bố theo vị trí, đai cao của các QXRK 76 Bảng 3.5 Đặc điểm phân bố theo loại đất của các QXRK 80 Bảng 3.6 Hình thái phẫu diện đất khu vực nghiên cứu 81 Bảng 3.7 Một số chỉ tiêu lý hóa của đất tại khu vực nghiên cứu 83 Bảng 3.8 Đặc điểm phân hóa các QXRK theo đai cao 86 Bảng 3.9 Cấu trúc tổ thành loài theo chỉ số IV% 88 Bảng 3.10 Đặc điểm đa dạng loài 90 Bảng 3.11 Phân bố thành phần loài theo đai cao 91 Bảng 3.12 Mật độ và một số chỉ tiêu sinh trưởng cây tầng cao 94 Bảng 3.13 Kết quả mô phỏng phân bố N/D1.3 bằng hàm khoảng cách 97 Bảng 3.14 Dạng sống thực vật 100 Bảng 3.15 Danh lục loài quý hiếm tại các QXRK điển hình được ghi nhận 102 Bảng 3.16 Cấu trúc đứng các tầng cây gỗ 104 Bảng 3.17 Đặc điểm tầng cây bụi, thảm tươi, thảm khô, thảm mục 107 Bảng 3.18 Cấu trúc tổ thành loài các lớp cây tái sinh 109 Bảng 3.19 Tổ thành giữa các lớp cây 110 Bảng 3.20 Chỉ số tương đồng giữa các lớp cây 112 Bảng 3.21 Đặc điểm đa dạng loài các lớp cây tái sinh 112 Bảng 3.22 Mật độ và một số chỉ tiêu sinh trưởng 114 vii Bảng 3.23 Phân bố mật độ các lớp cây tái sinh theo đai cao 115 Bảng 3.24 Chất lượng các lớp cây tái sinh 117 Bảng 3.25 Phân bố mật độ cây tái sinh theo cấp chiều cao 118 Bảng 3.26 Phân bố mật độ cây tái sinh của các loài lá kim*theo cấp chiều cao 119 Bảng 3.27 Mạng hình phân bố các lớp cây tái sinh theo mặt phẳng ngang 121 Bảng 3.28 Cấu trúc mật độ cây tái sinh theo cấp chiều cao (loài Thông lá dẹt) 122 Bảng 3.29 Đặc điểm các yếu tố sinh thái (loài Thông lá dẹt) 123 Bảng 3.30 Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái đến mật độ tái sinh tự nhiên (loài Thông lá dẹt) 125 Bảng 3.31 Mật độ và cấp chiều cao cây tái sinh (loài Du sam núi đất) 127 Bảng 3.32 Phẩm chất và nguồn gốc cây tái sinh (loài Du sam núi đất) 128 Bảng 3.33 Đặc điểm cây bụi, thảm tươi, thảm khô, thảm mục (loài Du sam núi đất) 129 Bảng 3.34 Tiêu chí đánh giá ưu tiên bảo tồn các QXRK 132 Bảng 3.35 Một số biện pháp bảo tồn nguyên vị loài và các QXRK 134 Bảng 3.36 Quy trình phục hồi QXRK bằng xúc tiến TSTN (trường hợp với quần xã Ds) 136 viii DANH MỤC HÌNH TT hình Tên hình Trang Hình 2.1 Sơ đồ các bước tiếp cận, nghiên cứu 41 Hình 2.2 Sơ đồ tam giác màu của Zakharov 45 Hình 2.3 Phương pháp xác định thành phần cơ giới ngoài thực địa 46 Hình 2.4 Sơ đồ ô tiêu chuẩn 49 Hình 2.5 Trắc đồ dọc 57 Hình 2.6 Trắc đồ ngang 57 Hình 2.7 Quy trình xử lý ảnh xác định độ tàn che 60 Hình 3.1 Biểu đồ nhiệt độ và lượng mưa trung bình tháng 77 Hình 3.2 Biến trình ngày đêm của nhiệt độ (oC) 79 Hình 3.3 Biến trình ngày đêm của độ ẩm (%) 79 Hình 3.4 Biểu đồ chỉ số đa dạng Renyi tầng cây cao 90 Hình 3.5 Biểu đồ phân bố số loài theo đai cao 92 Hình 3.6 Trắc đồ ngang, dọc QXRK với sự tham gia của loài Thông năm lá 95 Hình 3.7 Trắc đồ ngang, dọc QXRK với sự tham gia của loài Du sam núi đất 96 Hình 3.8 Phân bố N/D1.3 theo phân bố khoảng cách của ÔTC 12 98 Hình 3.9 Phân bố N/D1.3 theo phân bố khoảng cách của ÔTC 2 98 Hình 3.10 Biểu đồ phân bố N/D1.3 nhóm cây lá kim 98 Hình 3.11 Biểu đồ tỷ lệ 10 họ giàu loài nhất 101 Hình 3.12 Biểu đồ cấu trúc đứng các tầng cây gỗ 105 Hình 3.13 Biểu đồ chỉ số đa dạng Renyi lớp cây tái sinh nhỏ 113 Hình 3.14 Biểu đồ chỉ số đa dạng Renyi lớp cây tái sinh triển vọng 113 Hình 3.15 Biểu đồ phân bố tỷ lệ cây tái sinh tự nhiên theo đai cao 116 Hình 3.16 Biểu đồ chất lượng lớp cây tái sinh triển vọng (a), lớp cây tái sinh nhỏ (b) 117 ix Hình 3.17 Biểu đồ phân cấp chiều cao theo tỷ lệ (%) tại các QXRK điển hình 118 Hình 3.18 Biểu đồ phân bố mật độ cây tái sinh theo vị trí so với tán cây mẹ (loài Thông lá dẹt) 123 Hình 3.19 Phân bố cây tái sinh nhỏ so với vị trí tán cây mẹ (loài Du sam núi đất) 127 HÌnh 3.20 Phân bố cây tái sinh triển vọng so với vị trí tán cây mẹ (loài Du sam núi đất) 127 0 1 MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết của luận án Thuộc vùng lõi của Khu dự trữ sinh quyển quốc tế Langbiang, Vườn Quốc gia (VQG) Bidoup - Núi Bà được đánh giá là một trong những trung tâm đa dạng sinh học của Việt Nam, nơi còn lưu giữ được diện tích rừng nguyên sinh liên tục lớn nhất cả nước. Cùng với yếu tố địa hình, khí hậu á nhiệt đới, kết hợp các luồng di cư thực vật Hymalaya - Trung Quốc, Bắc Việt Nam - Nam Trung Quốc đã hình thành hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới được xem như mẫu chuẩn của hệ sinh thái rừng Đông Dương, với nhiều kiểu thảm thực vật rừng (TTVR) đặc trưng và các loài động, thực vật đặc hữu, quý hiếm của khu vực Tây Nguyên - Việt Nam [31], [101]. Bidoup - Núi Bà được biết đến như thiên đường của các loài cây lá kim. Cho tới nay, VQG Bidoup - Núi Bà đã ghi nhận được 15 loài lá kim, thuộc 12 chi [101], trên tổng số 33 loài lá kim, thuộc 19 chi được ghi nhận ở Việt Nam [58]. Trong đó, bao gồm nhiều loài quý, hiếm, là loài đặc hữu hẹp của khu vực và của Việt Nam như: Thông lá dẹt (Pinus krempfii), Thông năm lá (Pinus dalatensis) Có thể nói, hiếm nơi nào lại quy tụ với số lượng lớn và đa dạng các loài cây lá kim quý như ở vùng núi Bidoup. Tuy nhiên, những kết quả nghiên cứu gần đây đều cho thấy về hiện trạng đáng quan ngại của nhiều loài lá kim trong số đó ở Việt Nam nói chung và Bidoup - Núi Bà nói riêng [24], [49], [58], [61]. Nhiều quần thể loài trong tình trạng bị suy thoái, chết rụi hay già cỗi, công tác bảo tồn ngoại vi gặp nhiều trở ngại. Trong khi cơ sở dữ liệu về loài và quần xã thực vật rừng, nơi các loài phân bố tại VQG Bidoup - Núi Bà còn hạn chế nên thiếu cơ sở khoa học trong quy hoạch và thực hiện các biện pháp kỹ thuật bảo tồn nguyên vị hay những đề xuất bảo tồn ngoại vi. Mặt khác, TTVR kín thường xanh hỗn giao lá rộng, lá kim ở VQG Bidoup - Núi Bà, bao gồm các quần xã thực vật rừng hỗn giao giữa cây lá rộng với các loài cây lá kim quý hiếm luôn được coi như di sản thiên nhiên của khu vực, có giá trị nổi bật về sinh thái cảnh quan và khoa học bảo tồn. Ở đó, các loài cây lá kim, có vai trò hình thành nhóm thực vật ưu thế sinh thái, là thành phần chính kiến tạo nên tầng trội, đơn trội của kiểu rừng. Nơi được đánh giá có tính đa dạng sinh học cao, không chỉ với thực vật thân gỗ mà các loài thực vật thân thảo, thực vật ngoại tầng [8], [31]. Tuy vậy, đến nay, những kết quả nghiên cứu về phân bố, cấu trúc quần xã thực vật rừng 2 hỗn giao này còn khá hạn chế. Một số nghiên cứu chỉ tập trung xác định đặc điểm đa dạng sinh học, thành phần loài thực vật của quần xã trong một số phạm vi nhất định, hay các nghiên cứu khác lại quan tâm đến đặc điểm phân bố, cấu trúc sinh thái tầng cây cao của quần xã nơi phân bố của một vài loài lá kim mà chưa đề cập đến đặc điểm tái sinh tự nhiên (TSTN). Để bổ sung cở sở khoa học cho xây dựng chiến lược, kế hoạch bảo tồn các loài cây lá kim quý hiếm và các quần xã thực vật rừng nơi loài phân bố tạiVQG Bidoup - Núi Bà, cần thiết phải có những nghiên cứu mang tính hệ thống về đặc điểm phân bố, đặc điểm cấu trúc và TSTN của các quần xã thực vật rừng hỗn giao lá rộng, lá kim. Do vậy, đề tài: “Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc và tái sinh tự nhiên các quần xã thực vật rừng hỗn giao lá rộng, lá kim vườn quốc gia Bidoup - Núi Bà, tỉnh Lâm Đồng” được lựa chọn và thực hiện. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Về lý luận Xác lập được một số cơ sở khoa học cho công tác bảo tồn các quần xã thực vật rừng hỗn giao lá rộng, lá kim tại VQG Bidoup - Núi Bà, tỉnh Lâm Đồng 2.2. Về thực tiễn Xác định được đặc điểm phân bố, cấu trúc và TSTN các quần xã thực vật rừng hỗn giao lá rộng, lá kim góp phần nâng cao hiệu quả bảo tồn và phát triển các quần xã và một số loài cây lá kim quý hiếm tại VQG Bidoup - Núi Bà, tỉnh Lâm Đồng. 3. Giới hạn, phạm vi nghiên cứu - Giới hạn về nội dung: Tập trung nghiên cứu về đặc điểm phân loại, phân bố, cấu trúc và TSTN các quần xã thực vật rừng hỗn giao lá rộng, lá kim (với sự tham gia của ít nhất một trong các loài lá kim: Pơ mu (Fokienia hodginsii), Du sam núi đất (Keteleeria evelyniana), Thông lá dẹt, Thông năm lá) và sau đây trong luận án được ký hiệu là QXRK tại VQG Bidoup - Núi Bà nhằm xác lập cơ sở khoa học cho việc định hướng không gian và các nhóm giải pháp bảo tồn và phát triển loài và QXRK. Trong đó, giới hạn cụ thể về nội dung nghiên cứu như sau: 3 + Nội dung 1: Nghi