Phân tích đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cây rừng tự nhiên ở vườn quốc gia cúc phương, tỉnh ninh bình​

i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam kết đây là cơng trình nghiên cứu của tôi, các số liệu trong luận
văn đều là trung thực và chƣa công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào
khác.
Tác giả

Nguyễn Thị Hịa


ii

LỜI CẢM ƠN
Trải qua hai năm học tập tại trƣờng Đại học Lâm nghiệp, khóa học cao
học K23B Lâm học (2015 – 2017) đã bƣớc vào giai đoạn kết thúc. Trong suốt
quá trình học tập và thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học Lâm nghiệp, tôi luôn
nhận đƣợc sự động viên và giúp đỡ nhiệt tình của nhà trƣờng, các thầy, cô
giáo, các cơ quan, bạn bè đồng nghiệp.
Nhân dịp này, tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc
nhất tới thầy giáo TS. Nguyễn Hồng Hải, ngƣời đã trực tiếp tận tình hƣớng
dẫn, dìu dắt và giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Lâm nghiệp,
Phòng đào tạo Sau đại học. Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo,
cán bộ công chức của Vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng và toàn thể bạn bè, đồng
nghiệp, giúp thu thập số liệu và tham gia nhiều ý kiến quý báu góp phần đáng
kể cho luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các học viên lớp cao học Lâm học 23B đã
luôn động viên, giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập tại trƣờng cũng nhƣ
thực tập tốt nghiệp.
Cuối cùng xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, những ngƣời

luôn sát cánh và động viên, giúp đỡ tôi về mọi mặt trong suốt quá trình học
tập và thực hiện luận văn.
Mặc dù đã rất cố gắng nhƣng trong khn khổ thời gian và kinh
nghiệm cịn hạn chế nên luận văn chắc chắn khơng tránh khỏi thiếu sót. Kính
mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy giáo, cô giáo,
các nhà khoa học và các bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn.
Tác giả
Nguyễn Thị Hòa


iii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
LỜI CAM ĐOAN..............................................................................................i
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................ii
MỤC LỤC....................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT...............................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG..............................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH..............................................................................vii
ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU........................................2
1.1. Trên thế giới...............................................................................................2
1.2. Ở trong nƣớc..............................................................................................7
1.3. Thảo luận..................................................................................................13
Chƣơng 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 14

2.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................ 14
2.2. Giới hạn nghiên cứu.................................................................................14

2.3. Nội dung nghiên cứu................................................................................14
2.3.1. Đặc điểm phân bố và đa dạng các loài cây gỗ......................................14
2.3.2. Đặc điểm cấu trúc khơng gian của các lồi cây gỗ............................... 14
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu.........................................................................14
2.4.1. Kế thừa tài liệu......................................................................................14
2.4.2. Điều tra ngoại nghiệp............................................................................15
2.4.3. Nội nghiệp.............................................................................................16
Chƣơng 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC
NGHIÊN CỨU................................................................................................22
3.1. Điều kiện tự nhiên....................................................................................22


iv

3.1.1. Vị trí địa lý............................................................................................ 22
3.1.2. Địa hình.................................................................................................22
3.1.3. Đất đai...................................................................................................23
3.1.4. Khí hậu, thủy văn..................................................................................23
3.2. Đặc điểm tài nguyên rừng........................................................................26
3.2.1. Tài nguyên thực vật rừng......................................................................26
3.2.2. Tài nguyên động vật rừng..................................................................... 28
3.3. Điều kiện kinh tế - xã hội.........................................................................29
3.3.1. Dân số, lao động....................................................................................29
3.3.2. Kinh tế, xã hội.......................................................................................29
Chƣơng 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................30
4.1. Đặc điểm phân bố và đa dạng các loài cây gỗ.........................................30
4.1.1. Mật độ, tổ thành của loài cây gỗ...........................................................30
4.1.2. Phân bố số cây theo đƣờng kính N/D...................................................35
4.1.3. Tính đa dạng lồi tầng cây cao..............................................................38
4.2. Cấu trúc lồi cây gỗ theo các chỉ số hỗn loài, ƣu thế, đồng góc.............41

KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


v

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
VQG
OTC
HSTT
CTTT
D1.3
Hvn
Dt
G/ha
V
M/ha
N/ha
N%
G%
V%
IV%
N/D1.3
W
M
U

S

N
D
H’
E


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

3.1

Các chỉ tiêu khí hậu cơ bản khu vực

3.2

Số lƣợng Taxon về thực vật bậc cao

4.1

Đặc điểm các loài cây gỗ của OTC

4.2

Đặc điểm các loài cây gỗ của OTC

4.3

Đặc điểm các loài cây gỗ của OTC

4.4

Tính đa dạng tầng cây cao của 03 O


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
TT
2.1

Tên hình

Định nghĩa cho 03 tham số khơng gian: Ch

(Uniform angle index – W), Hỗn lồi (Min
(Dominance – U)
3.1

Bản đồ Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng

3.2

Biểu đồ khí hậu Gaussen Walter khu vực V

4.1

Phân bố số cây theo đƣờng kính N/D – OT

4.2

Phân bố số cây theo đƣờng kính N/D – OT

4.3

Phân bố số cây theo đƣờng kính N/D – OT

4.4

Đặc điểm Hỗn loài của 4 loài cây ƣu thế tr

4.5

Đặc điểm Hỗn loài của 5 loài cây ƣu thế tr

4.6

Đặc điểm Hỗn loài của 4 loài cây ƣu thế O

4.7

Đặc điểm Ƣu thế đƣờng kính của 4 lồi câ

4.8

Đặc điểm Ƣu thế đƣờng kính của 5 lồi câ

4.9

Đặc điểm Ƣu thế đƣờng kính của 4 lồi câ

4.10

Đặc điểm Chỉ số đồng góc của 4 lồi cây ƣ

4.11

Đặc điểm Chỉ số đồng góc của 5 lồi cây ƣ

4.12

Đặc điểm Chỉ số đồng góc của 4 lồi cây ƣ


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Rừng là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá và và giữ vai trò rất quan trọng
trong phòng hộ, bảo vệ mơi trƣờng, duy trì cân bằng sinh thái, bảo vệ đa dạng
sinh học, bảo tồn nguồn gen, tôn tạo cảnh quan, cung cấp nhiều loại lâm sản thiết
yếu, quý giá,… đáp ứng nhu cầu cơ bản ngày càng cao của con ngƣời .
Trong lĩnh vực lâm nghiệp, nghiên cứu về cấu trúc và đa dạng loài cây
rừng rất quan trọng làm cơ sở cho các biện pháp kỹ thuật lâm sinh xây dựng và
phát triển rừng. Trên quan điểm sinh thái, đặc điểm cấu trúc thể hiện rõ nét
những mối quan hệ qua lại giữa các thành phần của hệ sinh thái rừng và giữa

chúng với môi trƣờng, việc nghiên cứu cấu trúc rừng nhằm duy trì rừng nhƣ một
hệ sinh thái ổn định, có sự hài hoà của các nhân tố cấu trúc, lợi dụng tối đa mọi
tiềm năng của điều kiện lập địa và phát huy bền vững các chức năng có lợi của
rừng cả về kinh tế, xã hội và sinh thái. Đa dạng loài cây rừng là sự phong phú về
số lƣợng loài trong một hệ sinh thái, mỗi lồi cây rừng có một không gian sống
khác nhau nhƣng cùng nhau phát triển tạo nên tính đặc trƣng cho một khu rừng.
Nắm đƣợc đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cây rừng, các nhà lâm nghiệp có
thể chủ động trong việc xác lập các kế hoạch và biện pháp kỹ thuật tác động
chính xác vào rừng, góp phần quản lý và kinh doanh rừng bền vững.

Vƣờn Quốc gia Cúc Phƣơng, tỉnh Ninh Bình có hệ thực vật phong phú
đa dạng mang đặc trƣng rừng mƣa nhiệt đới, đã có nhiều cơng trình nghiên
cứu về khu vực. Tuy nhiên, những nghiên cứu về cấu trúc và đa dạng lồi cịn
hạn chế và chƣa có giá trị trong bảo tồn lồi.
Xuất phát từ u cầu thực tiễn về công tác bảo tồn và phát triển hệ sinh
thái rừng của vƣờn quốc gia đề tài: “Phân tích đặc điểm cấu trúc và đa
dạng lồi cây rừng tự nhiên ở Vƣờn Quốc Gia Cúc Phƣơng, tỉnh Ninh
Bình” đƣợc đặt ra là hết sức cần thiết, có ý nghĩa cả về mặt khoa học lẫn thực
tiễn.


2

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Trên thế giới
Cấu trúc rừng là quy luật sắp xếp, tổ hợp các thành phần của quần xã
thực vât rừng theo không gian và thời gian. Hệ sinh thái rừng, đặc biệt là các
hệ sinh thái rừng tự nhiên nhiệt đới là những hệ sinh thái có cấu trúc cầu kỳ và
phức tạp nhất trên trái đất. Bởi vậy, những nghiên cứu về cấu trúc rừng luôn là

những thách thức đối với các nhà khoa học lâm nghiệp.
Baur G.N (1964) [1], đã nghiên cứu về cơ sở sinh thái học trong kinh
doanh rừng mƣa tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu các nhân tố cấu trúc rừng,
các biện pháp kỹ thuật lâm sinh đƣợc áp dụng vào từng rừng mƣa tự nhiên.
- Mơ tả hình thái cấu trúc rừng
Nghiên cứu tìm hiểu những cấu trúc sinh thái thông qua việc mô tả,
phân loại và đƣa ra những khái niệm về dạng sống, về tầng phiến. Ngồi ra
cịn biểu diễn các đặc trƣng cấu trúc rừng mƣa và hình thái của chúng bằng
những phẫu đồ rừng Catinot R (1965) [3].
Roollet (1971) (theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [7], đã mơ tả cấu trúc
hình thái rừng mƣa bằng các phẫu đồ, biểu diễn các mối tƣơng quan giữa
đƣờng kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn tƣơng quan giữa đƣờng kính
tán và đƣờng kính ngang ngực bằng các năm hồi quy.
Nhƣ vậy, từ việc nghiên cứu về tầng thứ, hầu hết các nhà nghiên cứu,
các tác giả đều đƣa ra những nhận xét mang tính định tính, chƣa thực sự phản
ánh đƣợc sự phức tạp về cấu trúc của rừng tự nhiên nhiệt đới.
- Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng
Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu và đƣợc chuyển dần từ mơ
tả định tính sang định lƣợng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học.
Nhiều tác giả đã sử dụng các cơng thức và hàm tốn học để mơ hình hóa cấu
trúc rừng, xác định mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc của rừng.


3

Raunkiaer (1934) đã đƣa ra công thức xác định phổ dạng sống chuẩn
cho hàng nghìn lồi cây khác nhau. Theo đó cơng thức phổ dạng sống chuẩn
đƣợc xác định theo tỷ lệ phần trăm giữa số lƣợng cá thể của từng dạng sống
so với tổng số cá thể trong một khu vực. Để biểu thị tính đa dạng về lồi, một
số tác giả đã xây dựng các công thức xác định chỉ số đa dạng loài nhƣ

Simpson (1949), Margalef (1958), Menhini (1964)…
Các nghiên cứu định lƣợng cấu trúc rừng còn phát triển mạnh mẽ khi
các hàm toán học đƣợc đƣa vào sử dụng để mô phỏng các quy luật kết cấu
lâm phần. Nhiều tác giả đã tập trung nghiên cứu cấu trúc rừng theo không
gian và thời gian, tiêu biểu nhƣ Rollet B.L (1971)
Cấu trúc quần thụ ảnh hƣởng tái sinh rừng đã đƣợc Andel S. (1981)
[24]
chứng minh độ dầy tối ƣu cho sự phát triển bình thƣờng cây gỗ
là 0,6 –
0,7. Độ khép tán của quần thụ có quan hệ với mật độ và sức sống của cây con.
Van Steenis (1956) [49] cho rằng. Rừng nhiệt đới có tổ thành loài cây phức
tạp, khác tuổi nên thời kỳ tái sinh của các quần thể diễn ra quanh năm.
Chỉ những cây mạ, cây con của lồi nào chịu đƣợc bóng trong giai đoạn cịn
nhỏ mới có khả năng tồn tại dƣới tán rừng với các tuổi khác nhau.
-

Các lý thuyết sinh thái
Vào những năm 1980, các giả thuyết về sự duy trì tính đa dạng lồi trong

rừng nhiệt đới có thể phân thành hai nhóm (Hubell, 2004) [37]: (i) Giả thuyết kẻ
thù do Janzen (1970) [40] và Connell (1971) [28] đề xƣớng; (ii) giả thuyết về ổ
sinh thái tái sinh và sự phân chia lỗ trống (Denslow, 1980 [30]; Grubb, 1977
[34], Hartshorn, 1985 [36], Orians, 1994 [42], Ricklefs, 1977 [43]).
Giả thuyết kẻ thù cho rằng đa dạng loài cây trong rừng nhiệt đới đƣợc duy
trì thơng qua các tƣơng tác giữa sự phát tán hạt giống và tỷ lệ chết của hạt và cây
con phụ thuộc vào mật độ rừng. Phần lớn hạt giống rơi xuống bên cạnh cây mẹ
đều bị tiêu diệt bởi kẻ thù hoặc bệnh hại, một số ít hạt giống thốt khỏi


4

thiên mệnh này bằng cách phát tán xa khỏi cây mẹ. Giả định rằng tỷ lệ chết
của hạt giống bên cạnh cây mẹ là đủ mạnh thì sự sống sót của cây con của loài
gieo giống (tái sinh bổ sung) sẽ có xu hƣớng tách xa cây mẹ trƣởng thành.
Điều này sẽ làm giảm xác suất để một loài cây sẽ thay thế chính nó tại vị trí
hiện tại ở thế hệ tiếp theo so với một loài khác. Nếu tất cả các lồi đều trải qua
ảnh hƣởng này thì một sự đa dạng cao các loài sẽ đƣợc duy trì một cách cục
bộ bởi vì các lồi riêng lẻ đƣợc bảo vệ khỏi sự chiếm ƣu thế cục bộ của một
loài độc nhất và đƣợc thay thế bằng loài khác (Chave et al..., 2002) [27].
Giả thuyết về tái sinh theo ổ sinh thái và phân chia lỗ trống tuyên bố
rằng các cây đổ tạo ra các tiểu môi trƣờng không đồng nhất về điều kiện ánh
sáng, chất dinh dƣỡng và các tài ngun khác, chúng thích ứng cho những
lồi cây riêng lẻ trong việc đáp ứng các nhu cầu khác nhau của mỗi loài để tái
sinh. Connell (1978) [29] thảo luận rằng đa dạng lồi cây có thể đạt tối đa tại
tỷ lệ trung bình của sự xáo trộn trong rừng. Ở tỷ lệ xáo trộn rất thấp, lỗ trống
sẽ có ít ánh sáng để các lồi tiên phong chiếm đóng và các lồi cạnh tranh
chịu bóng cao sẽ chiếm ƣu thế. Ngƣợc lại, khi tỷ lệ xáo trộn lớn đa dạng lồi
thấp hơn, bởi vì chỉ những lồi phát tán tốt nhảy vào chiếm cứ lỗ trống, ở tỷ lệ
xáo trộn trung bình cả hai nhóm lồi chịu bóng và cơ hội đều có thể tồn tại do
đó đa dạng loài cao hơn.
Sự xuất hiện các lỗ trống ở rừng mƣa làm thay đổi mạnh mẽ điều kiện
hoàn cảnh gồm ánh sáng, độ ẩm hoặc nhiệt độ so với tiểu hoàn cảnh dƣới tán
rừng (Denslow, 1987 [31]; Whitmore, 1996 [50]), qua đó thúc đẩy q trình
nẩy mầm, sinh trƣởng của các loài cây ƣa sáng và cây tái sinh của một số lồi
vốn đang bị kìm hãm ở dƣới tán rừng trƣớc đó (Yamamoto, 2000) [51]. Cũng
theo Van Steenis (1956) [49], tổ thành các loài cây tái sinh mọc ở lỗ trống là
những loài mọc nhanh ƣa sáng, đời sống ngắn và thƣờng khơng có mặt trong
tổ thành rừng có nguồn gốc do phát tán từ xa tới. Các loài này đảm nhiệm vai

5

trị tiên phong, khởi đầu cho q trình phủ kín lỗ trống. Khi lỗ trống đƣợc che
phủ hoàn toàn và làm thay đổi hồn cảnh mơi trƣờng, dƣới tán lớp cây tiên
phong sẽ xuất hiện thế hệ cây con của các lồi chịu bóng có mặt ở tầng cây
cao xung quanh, lớp cây này sẽ dần vƣơn lên thay thế chúng. Vì vậy, lỗ trống
đã góp phần duy trì và nâng cao mật độ và tính đa dạng sinh học của các loài
ƣa sáng (Brokaw, 1958 [25]; Lawton, 1988 [40]) của các loài dây leo
(Schnitzer & Carson, 2001) [46]) nhƣng lại làm giảm mức độ đa dạng của các
lồi khơng tiên phong, chịu bóng (Hubbell et al., 1999 [38]; Schnitzer &
Carson, 2001 [46]; Uhl et al., 1988 [47]).
Kết quả nghiên cứu của Brokaw (1985) [26], Yamamoto (2000) [51],
Kint et al..., (2004) [39] cho thấy các loài cây ƣa sáng thƣờng xuất hiện trong
các lỗ trống có kích thƣớc lớn trong khi các lồi chịu bóng hoặc các lồi đã
tái sinh trƣớc khi lỗ trống đƣợc tạo ra chiếm ƣu thế trong lỗ trống có kích
thƣớc nhỏ hơn. Kết luận này trùng với quan điểm của Van Stennis (1956) [49]
và Runkle (1981) [44] khi khẳng định: số lƣợng các loài ƣa sáng và mức độ
đa dạng loài tăng tỷ lệ thuận với kích thƣớc lỗ trống. Trong khi, tổng tiết diện
ngang và đƣờng kính ngang ngực có quan hệ với kích thƣớc của lỗ trống theo
tỷ lệ nghịch (Sapkota và Oden, 2009) [45].
Một trọng tâm nghiên cứu động thái tái sinh và diễn thế rừng là hình
thức biểu hiện sự thay đổi thành phần thực vật Egler (1954) [32] đề xuất hai
mơ hình khác nhau cho diễn thế rừng. Ở mơ hình sắp đặt thực vật: các nhóm
lồi diễn thế đến và thay thế các nhóm trƣớc đó nhƣ là kết quả của sự cải
thiện lập địa. Theo mơ hình thành phần thực vật ban đầu, tất cả các lồi có thể
hiện diện, hoặc đến vào lúc bắt đầu diễn thế dƣới dạng hạt giống hay chồi
mầm. Các loài đến ở các thời điểm khác nhau do khác nhau trong đặc điểm
sống nhƣ tốc độ sinh trƣởng, tuổi thọ và khả năng chịu bóng sẽ đạt đƣợc độ
nhiều cao ở các thời điểm khác nhau của diễn thế. Theo Finegan (1996) [33]

6

diễn thế thứ sinh sau canh tác nông nghiệp diễn ra tƣơng tự mơ hình thành
phần thực vật ban đầu. Ông đã mô tả diễn thế trên 4 pha đƣợc đặc trƣng bởi
các tập hợp loài khác nhau. Thảm cỏ, cây bụi sớm bị thay thế trong một vài
năm bởi các cây tiên phong, chúng chiếm ƣu thế tầng tán khoảng 10-30 năm
tùy thuộc vào vòng đời của chúng. Các loài tiên phong sống lâu sẽ tạo thành
tầng ƣu thế trong một thời gian nhất định tùy thuộc vào tuổi thọ của chúng.
Các loại chịu bóng có khả năng lập quần mạnh trên một lập địa một cách liên
tục bắt đầu từ đầu cho đến suốt quá trình diễn thế phục hồi, nhƣng với một
tốc độ rất chậm do các hạn chế về phát tán, trong khi các loài tiên phong chỉ
đƣợc hình thành trong điều kiện có ánh sáng của giai đoạn đầu diễn thế.
Lý luận về sinh thái đã nhấn mạnh rằng, thay đổi diễn thế trong cấu trúc
lâm phần và thay thế loài đƣợc thúc đẩy bởi các quá trình diễn ra từ tái sinh
bổ sung, sinh trƣởng và chết. Các quá trình này lại bị chi phối bởi các nhân tố
nội tại bên trong đời sống các lồi (chẳng hạn tính chịu bóng, địi hỏi về điều
kiện tái sinh, phản ứng sinh trƣởng...) và sự chi phối của các yếu tố bên ngoài
dẫn đến sự cạnh tranh về tài nguyên để sinh trƣởng và phát triển.
-

Cấu trúc không gian
Cấu trúc không gian của một lâm phần có thể đƣợc mơ tả bởi các quan

hệ trong từng nhóm cây lân cận (neighborhood group of trees) (Gadow et al.
2012) [35]. Trong một lâm phần hỗn giao, sự khác biệt cùng lồi và khác lồi
về kích thƣớc cây, trộn lẫn lồi và phân bố khơng gian là những đặc điểm
quan trọng của cấu trúc quần thể. Phân bố không gian phản ánh kiểu tập trung
hay phân tán của các cá thể, qua đó cho biết sự cạnh tranh và sử dụng các
nguồn tài nguyên môi trƣờng của những cây liền kề. Kích thƣớc cây có liên

quan đến mức độ thành thục, khả năng tồn tại và ổ sinh thái (ecological niche)
của một quần thể. Đặc điểm cấu trúc của quần thể cây có thể đƣợc mơ tả theo
nhiều cách khác nhau nhƣ mơ hình khơng gian (phép kiểm tra 2, chỉ số phân


7

tán Morisita), ƣớc lƣợng khoảng cách (chỉ số Clark và Evans) hay phân tích
mơ hình điểm khơng gian (hàm Ripley K, hàm tƣơng quan theo cặp). Trong
những năm gần đây, một nhóm các tham số cấu trúc dựa trên quan hệ giữa cây
mục tiêu và 4 cây lân cận nó đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong việc mô tả đặc
điểm cấu trúc không gian của các cây liền kề và có các ứng dụng tốt trong sản
xuất lâm nghiệp (Hui và Gadow 2002, Gadow et al. 2012) [48]. Cách tiếp cận
này sử dụng 3 chỉ số là trộn lẫn (xác suất các cây lân cận cùng loài với cây
mục tiêu), ƣu thế kích thƣớc (quan hệ về kích thƣớc giữa cây mục tiêu và các
cây lân cận) và chỉ số đồng góc (bậc phân bố đều của các cây lân cận xung
quanh cây mục tiêu). Phƣơng pháp này có nhiều ƣu điểm so với các phƣơng
pháp truyền thống thông qua việc sử dụng tần xuất để mô tả thuộc tính của
các cá thể cây (Pommerening 2002) [41].
Tóm lại, trên thế giới các cơng trình nghiên cứu về cấu trúc rừng, đa
dạng lồi nói chung và rừng nhiệt đới nói riêng rất phong phú, đa dạng, có
nhiều cơng trình nghiên cứu công phu và đem lại hiệu quả cao trong kinh
doanh rừng. Tuy nhiên, các cơng trình nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên
nhiệt đới cịn rất ít nên cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật
cho rừng tự nhiên nhiệt đới vẫn còn nhiều vấn đề chƣa đƣợc làm sáng tỏ.
1.2. Ở trong nƣớc
Rừng tự nhiên Việt Nam thuộc kiểu rừng nhiệt đới, rất phong phú và đa
dạng về thành phần loài, phức tạp về cấu trúc. Vấn đề nghiên cứu về cấu trúc
rừng đã đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu trong những năm đầu thế kỷ 20. Trƣớc
năm 1945 chủ yếu là ngƣời Pháp thực hiện các nghiên cứu ở các nƣớc Đông

Dƣơng. Sau năm 1945, vấn đề nghiên cứu về cấu trúc rừng tự nhiên đƣợc
nhiều nhà nghiên cứu lâm nghiệp trong và ngồi nƣớc quan tâm hơn.
- Mơ tả hình thái cấu trúc rừng
Trần Ngũ Phƣơng đã công bố kết quả nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc
của các thảm thực vật rừng miền Bắc Việt Nam trên cơ sở kết quả điều tra


8

tổng quát về tình hình rừng miền Bắc Việt Nam từ 1961 đến 1965. Rừng tự
nhiên có nhiều tầng, khi tầng trên già cỗi, tàn lụi rồi tiêu vong thì tầng kế tiếp
thay thế… Trong một chuỗi diễn thế tự nhiên cứ nhƣ vậy, số lần thay thế tối
đa cũng chỉ là 3, vì rừng nhiều tầng tối đa cũng chỉ có thể có 3 tầng cây gỗ
[20].
Phùng Văn Phê (2006) [19] khi nghiên cứu về kiểu rừng kín lá rộng
thƣờng xanh mƣa á nhiệt đới núi thấp ở rừng đặc dụng Yên Tử, Quảng Ninh
cho thấy cấu trúc 4 tầng: Tầng ƣu thế sinh thái (A 2) là tầng chính của rừng có
chiều cao trung bình từ 10 – 15 m, đƣờng kính từ 20 – 30 cm, những cây gỗ
có đƣờng kính trên 40 cm khơng đáng kể, độ khép tán ngang cao. Thành phần
các loài thực vật cơ bản là Vối thuốc, Dẻ cau lá bạc, Giổi lá bạc, Rè, Re, Súm.
Ngồi ra cịn có Thơng tre lá ngắn, Sến mật là những loài thực vật quý hiếm
của Việt Nam. Tầng dƣới tán (A 3) gồm các lồi cây gỗ nhỏ nhƣ: Mai vịng,
Cồng núi, Đa quả nhỏ, Vú bò.
Nguyễn Duy Chuyên (1988) [4] khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng
cây cao của rừng đặc dụng tại Hƣơng Sơn, Mỹ Đức, Hà Nội cho thấy số lồi
ghi đƣợc là 79 lồi trong đó trạng thái rừng IIIA 1 có số lƣợng lồi là 55 lồi,
trạng thái rừng IIB có số lƣợng lồi là 40 lồi. Hầu hết các cây tham gia vào
công thức tổ thành cả 2 trạng thái trên chủ yếu là cây gỗ tạp và lồi cây tiên
phong ƣa sáng mọc nhanh.
Nguyễn Tuấn Bình (2014) [2] khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành rừng thứ

sinh thuộc rừng kín thƣờng xanh nhiệt đới khu vực Mã Đà, Đồng Nai cho
thấy rừng thứ sinh có 6 lồi cây gỗ ƣu thế và đồng ƣu thế đó là Dầu song
nàng, Chò nhai, Làu táu, Trƣờng, Cầy và Bằng lăng ổi. Mật độ trung bình của
quần thụ là 737 cây/ha trong đó 6 lồi cây ƣu thế và đơng ƣu thế đóng góp
294 cây/ha cịn lại 142 lồi cây gỗ khác. Tiết diện ngang trung bình là 15,1
m2/ha trong đó 6 lồi cây gỗ ƣu thế và đồng ƣu thế là 53 m3/ha. Tổ thành


9

trung bình của 6 lồi cây gỗ ƣu thế và đồng ƣu thế là 45,5% cao nhất là Dầu
song nàng (16,3%), thấp nhất là Bằng lăng ổi (3,6%). Rừng có độ tàn che
trung bình là 0,8.
Võ Đại Hải (2014) [10] khi nghiên cứu về cấu trúc của trạng thái rừng
IIA tại khu vực rừng phòng hộ Yên Lập, tỉnh Quảng Ninh cho thấy tổ thành
rừng tự nhiên trạng thái IIA tại khu vực nghiên cứu khá đa dạng với nhiều loài
cây khác nhau, dao động từ 28 đến 45 loài, trong đó chỉ có từ 4 – 7 lồi tham
gia vào cơng thức tổ thành; lồi Dóc nƣớc là lồi ƣu thế chính của tầng cây
cao. Các lâm phần rừng tự nhiên trạng thái IIA tại khu vực nghiên cứu đều có
2 tầng tán là tầng tán chính và tầng dƣới tán, độ tàn che thấp từ 0,3 – 0,5. Quy
luật phân bố số cây theo đƣờng kính và quy luật phân bố số cây theo chiều
cao có thể mơ phỏng tốt bằng phân bố Weibull và phân bố khoảng cách.
Sự biến đổi thành phần lồi cây trong q trình diễn thế, hầu hết các
nghiên cứu của các tác giả cho thấy có sự thay đổi lồi cây trong q trình
diễn thế từ các lồi tiên phong ƣa sáng đến các lồi chịu bóng (Lê Thị Hạnh,
2009 [11]; Phạm Ngọc Thƣờng, 2003 [23]), các loài cây tiên phong ƣa sáng,
mọc nhanh nhƣ Nanh Chuột, Chẹo, Sồi, Mán đỉa, Ràng ràng (Phạm Xn
Hồn và Trƣơng Quang Bích, 2009) [14]; Sau sau, Trám trắng, Dẻ (Nguyễn
Thị Kha, 2009) [16]; Re, Dẻ, Trâm, Kháo...(Ngô Kim Khôi, 1996) [17]; Kháo,
Ban, Hoắc quang, Dẻ, Thẩu tấu (Bùi Chính Nghĩa, 2012) [18]. Ở Cầu Hai,

Phú Thọ một số băng chừa rừng nghèo kiệt dƣờng nhƣ không phát hiện cây
tái sinh có giá trị kinh tế nhƣng sau 10 năm một số lồi có giá trị nhƣ Lim
xanh, Ràng ràng, Re gừng...đã xuất hiện trở lại (Đỗ Đình Sâm, 2006) [21]. Về
phân bố cây tái sinh trên mặt đất trong q trình động thái có xu hƣớng biến
đổi từ phân bố cụm đến phân bố ngẫu nhiên và cuối cùng là phân bố đều (Bùi
Chính Nghĩa, 2012 [18]; Phạm Ngọc Thƣờng, 2003 [23]).


10

Khi nghiên cứu động thái tái sinh, một số tác giả sử dụng tỷ số hỗn loài
(HL1, HL2), HL1: số loài/số cây (chung cho tất cả các loài) và HL2: số lồi/số
cây (của các nhóm lồi có độ nhiều tƣơng đối > 5%) để đánh giá khả năng phục
hồi và động thái tái sinh của rừng. Kết quả nghiên cứu khả năng phục hồi rừng
sau nƣơng rẫy ở Kon Hà Nừng của Võ Đại Hải và Trần Văn Con (2001) [8] cho
thấy, đến tuổi 3 phân biệt giữa HL1 và HL2 chƣa rõ ràng, nghĩa là ở giai đoạn
đầu chƣa có các lồi dẫn đầu (lồi ƣu thế). Bắt đầu từ tuổi 4, HL2 nhỏ dần trông
thấy, cấu tạo lâm phần cho thấy khá đồng nhất về mặt tổ hợp lồi. Đến tuổi 8,
HL2 lại lớn hơn vì lúc này số cây/ha đã ổn định, cho nên điều này có thể là do số
lồi có độ nhiều > 5% tăng lên. Với tỷ số HL2 các tác giả đã phân diễn thế của
rừng phục hồi sau nƣơng rẫy tại vùng nghiên cứu ra 3 pha diễn thế. Bùi Chính
Nghĩa (2012) [18] cũng có kết quả tƣơng tự

ở

đối với rừng phục hồi ở Tây Bắc.

- Nghiên cứu định lượng cấu trúc rừng
Nguyễn Văn Trƣơng (1983) [22] với nghiên cứu về “Quy luật cấu trúc
rừng hỗn loài”, tác giả đã nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng, tập trung

làm rõ những vấn đề về thành phần lồi cây, tìm hiểu cấu trúc từng lồi nhƣ:
cấu trúc đứng, cấu trúc đƣờng kính của rừng, phân bố số cây và tổng tiết diện
ngang thân cây trên mặt đất rừng, tái sinh và diễn thế các thế hệ của rừng,…
Từ đó đƣa ra những kết luận hợp lý và đề xuất các biện pháp xử lý rừng có
hiệu quả, vừa cung cấp gỗ, vừa nuôi dƣỡng và tái sinh đƣợc rừng, là cơ sở
khoa học góp phần giải quyết chiến lƣợc nghề rừng nƣớc ta. Ơng đã sử dụng
các OTC có diện tích từ 0,25 – 1 ha, trong đó các cây D ≥1cm trở lên đƣợc đo
đếm về D, Hvn, Dt,...cự ly cấp kính là 4cm, chiều cao là 2m, cấp tiết diện
ngang là 0,025 m2. Tác giả dùng phƣơng pháp toán học để tiếp cận vấn đề và
định hƣớng hóa quy luật phân bố bằng các mơ hình tốn học cụ thể sau đó
xây dựng rừng có cấu trúc chuẩn.


11

Nguyễn Văn Hồng (2010) [13] khi nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên
tại BQL rừng đặc dụng Hƣơng Sơn, Hà Tĩnh đã đƣa ra kết luận ở các trạng
thái IIIA1 mật độ tƣơng đối thƣa (480 cây/ha), phân bố không đều, độ tàn che
đạt 0,53. Trạng thái IIB độ tàn che 0,41; mật độ thấp 390 cây/ha chủ yếu là
cây ƣa sáng. Hàm Weibull mô phỏng tốt quy luật phân bố N/D, N/H. Tất cả
các ô tiêu chuẩn đều không phù hợp với hàm Meyer.
Bùi Thị Diệp (2012) [5] khi nghiên cứu về cấu trúc rừng tai khu bảo tồn
thiên nhiên – văn hóa Đồng Nai cho thấy tổ thành và số lƣợng loài cây trong
khu vực nghiên cứu phong phú, phân bố số cây theo đƣờng kính tuân theo
quy luật phân bố khoảng cách, đỉnh phân bố tƣơng ứng với cỡ kính 12cm.
Phân bố số cây theo chiều cao tuân theo quy luật phân bố của hàm Mayer và
giá trị α biến động từ 2,4 đến 2,8; phân bố số cây theo chiều cao có dạng phân
bố một đỉnh lệch trái.
Phùng Văn Khang (2014) [15] khi nghiên cứu đặc điểm lâm học của rừng
kín thƣờng xanh hơi ẩm nhiệt đới ở khu vực mã Đà tỉnh Đồng Nai cho thấy phân

bố N/D của ba trạng thái nghiên cứu IIB, IIIA 2 và IIIA3 đều có dạng phân bố
giảm, phân bố N/H đều có dạng một đỉnh lệch trái, phân bố liên tục.

Nguyễn Thị Thu Hiền, Trần Thị Thu Hà (2014) [12] khi nghiên cứu
một số đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thƣờng xanh tại Vƣờn quốc
gia Vũ Quang – Hà Tĩnh cho thấy tổng giá trị về chỉ số quan trọng (IV%) của
tổ hợp loài ƣu thế ở 6 ơ tiêu chuẩn định vị có biến động rất lớn từ 11,9% đến
48,4%. Chỉ số IV% của các loài ƣu thế chƣa cao. Phân bố N/D đƣợc mô
phỏng tốt bằng hàm khoảng cách, đƣờng cong phân bố số cây theo cỡ kính có
dạng giảm.
- Các lý thuyết sinh thái và Cấu trúc không gian
Cấu trúc không gian là một trong những chỉ tiêu quan trọng để mô tả
cấu trúc lâm phần. Các tham số cấu trúc không gian cung cấp các thông tin


12

trực tiếp và có giá trị về cấu trúc khơng gian của lâm phần. Những thơng tin này
có thể đƣợc sử dụng cho việc tỉa thƣa trong quản lý rừng bền vững, mơ hình hóa
và phục hồi rừng. Nguyễn Hồng Hải (2017) [9] đã tính tốn và mơ tả các tham số
cấu trúc nhƣ trộn lẫn, ƣu thế đƣờng kính và chỉ số đồng góc bằng phần mềm
Crancod và Microsoft Excel cho 02 trạng thái rừng lá rộng thƣờng xanh ở A
lƣới, Thừa thiên Huế. Kết quả cho thấy: các lồi cây đƣợc phân tích đều có mức
độ trộn lẫn loài cao và phân bố ngẫu nhiên. Các loài cây Trâm vỏ đỏ, Lá nến,
Sung rừng đều có ƣu thế về đƣờng kính phân bố đều ở tất cả các cấp độ. Trong
khi, lồi Trâm trắng có xu hƣớng dành đƣợc ƣu thế đƣờng kính với các cây
xung quanh trong khi lồi Vạng trứng có xu hƣớng bị chèn ép.

Phạm Văn Điển (2016) [6] đã nghiên cứu kiểu phân bố và quan hệ
khơng gian phổ biến của các lồi cây rừng lá rộng thƣờng xanh ở khu vực A

Lƣới, Thừa Thiên Huế. Ngồi ra tìm hiểu những q trình sinh thái có thể tạo
ra kiểu phân bố và quan hệ đó. Kết quả cho thấy: (1) 16/18 lồi có phân bố
kiểu cụm ở các khoảng cách khác nhau và không phụ thuộc và độ nhiều của
loài cây. (2) Phân bố kiểu cụm với mật độ giảm dần đến khoảng cách 15 m và
chuyển thành kiểu ngẫu nhiên ở các khoảng cách lớn hơn. (3) 12,4% cặp lồi
cây có khác biệt ý nghĩa từ mơ hình khơng, trong đó, 84% là quan hệ 2 chiều
và 16% là quan hệ 1 chiều. (4) có 5 cặp lồi cây có quan hệ chặt chẽ với nhau
về mặt sinh thái, với mức tƣơng đồng từ 90% trở lên. Nghiên cứu này đã
chứng minh rằng phát tán hạn chế là quá trình điều tiết phân bố khơng gian
cùng lồi cây. Quan hệ tƣơng hỗ giữa các lồi cây có thể là do ảnh hƣởng của
xu hƣớng bảo vệ nhóm lồi. Quan hệ trung lập giữa các loài cây chiếm tỷ
trọng nhỏ trong số lƣợng các cặp lồi đƣợc nghiên cứu. Phân bố và quan hệ
khơng gian của các lồi cây bị ảnh hƣởng bởi mơi trƣờng sống không đồng
nhất và khiến cho chúng bị chia tách ở khoảng cách xấp xỉ 15 m. Các loài cây
đi kèm mật thiết với nhau là do chúng có nhu cầu sinh thái tƣơng đồng.


13

Nhìn chung, các cơng trình nghiên cứu về cấu trúc rừng gần đây
thƣờng thiên về việc mơ hình hóa số cây theo đƣờng kính và chiều cao đã
đƣợc các tác giả quan tâm nhiều hơn, đây đƣợc coi là quy luật cơ bản nhất
trong các quy luật kết cấu lâm phần. Biết đƣợc các quy luật phân bố, có thể
xác định đƣợc số cây tƣơng ứng từng cỡ kính hay từng cỡ chiều cao, làm cơ
sở xác định trữ lƣợng lâm phần. Biết đƣợc quy luật cấu trúc cơ bản lâm phần
và kết cấu mật độ tầng thứ để tác động phù hợp vào rừng nhằm điều chỉnh cấu
trúc rừng, dẫn dắt rừng đến cấu trúc có thể đáp ứng các mục tiêu mong muốn.
1.3. Thảo luận
Nhìn chung, trong thời gian qua đã có rất nhiều các đề tài, cơng trình
nghiên cứu về những đặc điểm cấu trúc của rừng tự nhiên ở Việt Nam. Phần

lớn các cơng trình nghiên cứu đều tập trung làm rõ điều kiện hình thành nhƣ:
Khí hậu, thủy văn, địa hình, đất, khu hệ thực vật, tổ thành rừng, kết cấu, cấu
trúc rừng, diễn thế rừng và tình trạng tái sinh rừng. Các cơng trình nghiên cứu
trên đều có giá trị về mặt lý luận và thực tiễn, góp phần làm cơ sở khoa học
cho việc đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm bảo vệ và phát triển
rừng bền vững.
Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chƣa có nhiều cơng trình hay đề tài nghiên cứu
về đặc điểm cấu trúc rừng và đa dạng loài cây rừng tự nhiên tại Vƣờn quốc
gia Cúc Phƣơng. Mặt khác, rừng tự nhiên tại Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng là
một hệ sinh thái quan trọng cần đƣợc bảo vệ và phát triển. Vì vậy, để đóng
góp cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp nhằm bảo tồn, phát triển
rừng tại Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng thì việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc
rừng và đa dạng loài cây rừng tự nhiên tại Vƣờn quốc gia là thực sự cần thiết.


14

Chƣơng 2
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
-

Xác định và đánh giá tính đa dạng loài cây gỗ trên 03 trạng thái rừng

tự nhiên tại Vƣờn quốc gia Cúc Phƣơng: Nguyên sinh, bị tác động trung
bình, bị tác động mạnh.
-

Đánh giá cấu trúc khơng gian của 03 trạng thái rừng thông qua các chỉ

số cấu trúc.
-

Đề xuất các giải pháp phát triển rừng tại KVNC.

2.2. Giới hạn nghiên cứu
-

Về không gian: Đề tài chỉ tiến hành tại hai trạng thái rừng đƣợc cho là

nguyên sinh và thứ sinh ở VQG Cúc Phƣơng.
-

Về thời gian: Tiến hành thu thập số liệu ngoại nghiệp từ tháng 05/2017

đến tháng 09/2017, sau đó xử lý số liệu nội nghiệp và hoàn thiện luận văn.

2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Đặc điểm phân bố và đa dạng các loài cây gỗ
-

Nghiên cứu mật độ, tổ thành của loài cây gỗ

-

Phân bố số cây theo N/D

-

Tính đa dạng lồi của tầng cây cao

2.3.2. Đặc điểm cấu trúc không gian của các lồi cây gỗ
-

Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc khơng gian của các loài cây gỗ theo các

chỉ số hỗn loài, ƣu thế, đồng góc.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Kế thừa tài liệu
Kế thừa những tƣ liệu về điều kiện tự nhiên: Địa hình, khí hậu, thủy
văn, đất đai, tài ngun rừng; điều kiện kinh tế − xã hội: Dân số, lao động,
thành phần dân tộc.


15

2.4.2. Điều tra ngoại nghiệp
2.4.2.1. Điều tra sơ thám
Điều tra sơ thám toàn bộ khu vực nghiên cứu để nắm đƣợc một cách
tổng quát tình hình chung của đối tƣợng nghiên cứu về địa hình, địa vật, đặc
điểm tài nguyên rừng để chọn các vị trí lập OTC và có những định hƣớng cho
công tác điều tra tỉ mỉ.
2.4.2.2. Điều tra tỉ mỉ
a. Lập ô tiêu chuẩn:
Tiến hành lập ô tiêu chuẩn theo phƣơng pháp ơ tiêu chuẩn (OTC) điển
hình tạm thời. Diện tích mỗi ơ là 10.000 m 2 (100 m x 100 m): Ô tiêu chuẩn
đại diện cho lâm phần nghiên cứu về điều kiện sinh thái, cấu trúc quần xã và
tình hình sinh trƣởng.
Lập 01 OTC trên trạng thái rừng nguyên sinh (ít bị tác động) và 02
OTC trên trạng thái đã bị tác động (trung bình và mạnh). Tiến hành điều tra

thu thập số liệu trên các OTC.
b.

Điều tra cấu trúc tầng cây gỗ

Trong mỗi OTC đã lập tiến hành điều tra tầng cây cao về các chỉ tiêu sau:
-

Xác định vị trí của tồn bộ số cây có đƣờng kính lớn hơn hoặc

bằng 2,5 cm trong ơ tiêu chuẩn
-

Xác định thành phần lồi, tên lồi (những lồi khơng biết tên thì lấy

mẫu lá về để xác định)
-

Đo đƣờng kính D1.3 của tất cả các cây: dùng thƣớc kẹp kính độ chính

xác 0,5 cm.
Tồn bộ các số liệu đo đếm tầng cây cao đƣợc ghi chép theo mẫu biểu 2.1

sau:


16

Địa điểm.........
Trạng thái rừng.........

OTC số........

2.4.3. Nội nghiệp
2.4.3.1. Đặc điểm phân bố và đa dạng các lồi cây
gỗ a. Cơng thức tổ thành:
 Xác định công thức tổ thành theo số cây. Cách làm nhƣ sau:
+ Bƣớc 1: Tập hợp số liệu tầng cây cao ở tất cả các OTC theo loài trong từng
trạng thái và số cá thể của mỗi loài.
+ Bƣớc 2: Xác định tổng số loài cây và tổng số cá thể trong các OTC của
từng trạng thái
+

Bƣớc 3: Tính số cá thể trung bình của 1 lồi theo cơng thức

=
Trong đó:
:

Số lƣợng cá thể trung bình của mỗi loài

N: Tổng số lƣợng cá thể của các loài
m: Tổng số loài
+

Bƣớc 4: Xác định số loài, tên loài tham gia vào cơng thức tổ thành
Những lồi nào có số cây ≥

+

thì tham gia vào cơng thức tổ thành

Bƣớc 5: Xác định hệ số tổ thành của từng loài theo công thức:


17

(2.2)
Trong đó:
Ki là HSTT lồi i.
Xi là số lƣợng cá thể loài i
N
+

là ∑ số cá thể của tất cả các lồi

Bƣớc 6: Viết cơng thức tổ thành
Lồi nào có Ki > 0,5 thì ghi vào cơng thức tổ thành. Lồi nào có hệ số

tổ thành lớn viết trƣớc, nhỏ viết sau.
Chú ý: Khi viết CTTT lồi có 0,5≥ Ki<0,9 dùng dấu (+); những lồi có
Ki<0,5 dùng dấu (-).

Xác
định
tổ
thàn
h
theo
chỉ
số

qua
n
trọn
g IV