ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ********* Trương Ngọc Kiểm NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI MỘT SỐ NHÂN TỐ SINH THÁI CHỦ ĐẠO THEO CÁC ĐAI ĐỘ CAO Ở DÃY HOÀNG LIÊN SƠN (THUỘC TỈNH LÀO CAI) PHỤC VỤ BẢO TỒN ĐA DẠNG SINH HỌC (THỰC VẬT BẬC CAO CÓ MẠCH) VÀ PHÁT TRIỂN DU LỊCH SINH THÁI LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội, 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ********* Trương Ngọc Kiểm NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI MỘT SỐ NHÂN TỐ SINH THÁI CHỦ ĐẠO THEO CÁC ĐAI ĐỘ CAO Ở DÃY HOÀNG LIÊN SƠN (THUỘC TỈNH LÀO CAI) PHỤC VỤ BẢO TỒN ĐA DẠNG SINH HỌC (THỰC VẬT BẬC CAO CÓ MẠCH) VÀ PHÁT TRIỂN DU LỊCH SINH THÁI Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 62420120 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TSKH Nguyễn Nghĩa Thìn PGS.TS Lê Thu Hà Hà Nội, 2015 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu với hướng dẫn khoa học tập thể cán hướng dẫn Các kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Trương Ngọc Kiểm LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình thực Luận án, tơi nhận giúp đỡ, ủng hộ, động viên, chia sẻ tập thể giáo viên hướng dẫn, sở đào tạo, quan công tác, thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp gia đình Tơi ln trân trọng, ghi nhớ tri ân giúp đỡ q báu Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc với GS.TSKH Nguyễn Nghĩa Thìn, người thầy tận tụy chia sẻ kinh nghiệm sống định hướng, dìu dắt tơi đường khoa học từ sinh viên năm thứ đến Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Thu Hà hỗ trợ bảo trình học tập làm việc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo, anh chị em bạn bè đồng nghiệp Khoa Sinh học nói chung PTN Sinh thái học Sinh học Môi trường, Bộ môn Thực vật học, Bộ môn Động vật có xương sống nói riêng ln quan tâm, hỗ trợ, động viên đóng góp ý kiến q trình nghiên cứu làm việc tơi Trong trình học tập, nghiên cứu thực Luận án, nhận giúp đỡ, động viên, góp ý, tư vấn, chia sẻ tài liệu, hỗ trợ nghiên cứu thực địa GS.TS Mai Đình Yên, GS.TS Vũ Trung Tạng, GS.TSKH Trần Đình Lý, GS.TS Nguyễn Hồng Trí, GS.TS Lã Đình Mỡi, GS.TS Nguyễn Cao Huần, GS.TSKH Trương Quang Hải, PGS.TS Nguyễn Xuân Huấn, PGS.TS Lưu Lan Hương, PGS.TS Trần Minh Hợi, PGS.TS Nguyễn Khắc Khôi, PGS.TS Vũ Xuân Phương, PGS.TS Mai Sỹ Tuấn, PGS.TS Lưu Đàm Cư, PGS.TS Nguyễn Văn Quảng, PGS.TS Nguyễn Trung Thành, PGS.TS Đoàn Hương Mai, PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh, PGS.TS Nguyễn Xuân Quýnh, PGS.TS Nguyễn Hữu Nhân, TS Đỗ Hữu Thư, TS Nguyễn An Thịnh, TS Đỗ Thị Xuyến, TS Bùi Văn Thanh, TS Nguyễn Thị Hồng Liên, TS Trần Thế Bách, TS Ngô Thị Thuý Hường, TS Ngô Thị Lan Phương, TS Nguyễn Thị Mai, TS Nguyễn Thuỳ Dương, ThS Vũ Anh Tài, ThS Nguyễn Anh Đức, ThS Nguyễn Thị Kim Thanh, ThS Phạm Hữu Hiếu, ThS Phạm Xuân Cảnh, ThS Trần Xuân Tú, ThS Bùi Thị Hoa, CN Chu Hồng Đức chuyên gia lĩnh vực Sinh thái học, Thực vật học, Khoa học Trái đất cán phụ trách công tác đào tạo Sau đại học Tôi thực biết ơn hỗ trợ q báu Bên cạnh đó, tơi xin cảm ơn Lãnh đạo Đại học Quốc gia Hà Nội, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Khoa Sinh học đơn vị chức tạo điều kiện thời gian, cơng việc, hỗ trợ tài động viên để tơi hồn thành nghiên cứu Tơi cảm ơn anh chị em cán Đoàn - Hội Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội em sinh viên Khoa Sinh học chia sẻ khó khăn, sát cánh tơi suốt thời gian qua để tơi chun tâm, dành thời gian cho nghiên cứu hoàn thành luận án Trong q trình nghiên cứu thực địa, tơi ln nhận ủng hộ, giúp đỡ ban lãnh đạo, cán khoa học, cán kiểm lâm Vườn Quốc gia Hoàng Liên, Khu bảo tồn thiên nhiên Hoàng Liên - Văn Bàn, lãnh đạo địa phương bà nhân dân dân tộc huyện Sapa, Bát Xát, Văn Bàn (tỉnh Lào Cai); giúp đỡ Chi cục Kiểm lâm, Chi cục Lâm nghiệp, Chi cục Thống kê, Chi cục Bảo vệ Môi trường, Sở Văn hoá - Thể thao Du lịch tỉnh Lào Cai Nhân dịp này, xin cảm ơn hợp tác giúp đỡ quý báu Xin cám ơn đại gia đình ln bên cạnh, ủng hộ, động viên để tơi n tâm cơng tác, hồn thành luận án, vững bước sống phấn đấu nghiệp Xin cảm ơn đến anh em, bạn bè, đồng chí, đồng nghiệp quan tâm, chia sẻ, động viên ủng hộ tất việc Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2015 NCS Trương Ngọc Kiểm MỤC LỤC Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 NGHIÊN CỨU VỀ QUY LUẬT ĐAI CAO 1.2 NGHIÊN CỨU VỀ SINH KHÍ HẬU 11 1.3 NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA THẢM THỰC VẬT THEO CÁC ĐAI ĐỘ CAO 14 1.4 NGHIÊN CỨU SINH THÁI HỌC ĐẤT TRONG MỖI QUAN HỆ VỚI THẢM THỰC VẬT, ĐỘ CAO ĐỊA HÌNH VÀ SINH KHÍ HẬU 19 1.5 CÁC NGHIÊN CỨU Ở DÃY HOÀNG LIÊN SƠN (TỈNH LÀO CAI) 23 1.6 KHÁI QUÁT VỀ KHU VỰC HOÀNG LIÊN SƠN (TỈNH LÀO CAI) 27 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 32 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 34 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.3.1 Cách tiếp cận 35 2.3.2 Phương pháp kế thừa 36 2.3.3 Các phương pháp nghiên cứu thực địa (ngoại nghiệp) 36 2.3.4 Các phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 38 2.3.5 Phương pháp thành lập đồ 42 2.3.6 Phương pháp vấn, điều tra xã hội học 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1 SỰ PHÂN HOÁ CÁC NHÂN TỐ KHÍ HẬU THEO ĐAI ĐỘ CAO 45 3.1.1 Chế độ xạ thời gian chiếu sáng 45 3.1.2 Nhiệt độ 47 3.1.3 Độ ẩm 50 3.1.4 Chế độ mây 53 3.1.5 Lượng mưa 53 3.1.6 Chế độ gió 54 3.1.7 Tổng kết đặc điểm biến đổi nhân tố khí hậu theo đai độ cao khu vực Hoàng Liên Sơn (thuộc tỉnh Lào Cai) 56 3.1.8 Phân vùng sinh khí hậu khu vực Hoàng Liên Sơn (tỉnh Lào cai) 57 3.2 SỰ PHÂN HOÁ CÁC NHÂN TỐ THỔ NHƯỠNG THEO ĐAI ĐỘ CAO 62 3.2.1 Phân bố loại đất khu vực Hoàng Liên Sơn (tỉnh Lào Cai) 62 3.2.2 Đặc điểm phẫu diện đất đai độ cao 64 3.2.3 Sự thay đổi thành phần hoá học đất theo độ cao 69 3.3 SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC THẢM THỰC VẬT THEO ĐAI ĐỘ CAO 82 3.3.1 Đặc điểm hệ thực vật bậc cao có mạch khu vực Hoàng Liên Sơn 82 3.3.2 Các kiểu thảm thực vật khu vực Hoàng Liên Sơn 89 3.3.3 Sự thay đổi trạng thái thảm thực vật theo độ cao dãy Hoàng Liên Sơn 98 3.3.4 Sự thay đổi cấu trúc thảm thực vật theo độ cao dãy Hoàng Liên Sơn 103 3.4 MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC NHÂN TỐ KHÍ HẬU - THỔ NHƯỠNG - THẢM THỰC VẬT THEO CÁC ĐAI ĐỘ CAO 113 3.5 ĐỊNH HƯỚNG CÔNG TÁC BẢO TỒN ĐA DẠNG THỰC VẬT VÀ PHÁT TRIỂN DU LỊCH BỀN VỮNG 118 3.5.1 Định hướng công tác bảo tồn đa dạng thực vật 118 3.5.2 Định hướng phát triển du lịch bền vững 129 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 PHẦN PHỤ LỤC Phụ lục 1: Danh lục lồi thực vật bậc cao có mạch phân bố khu vực Hoàng Liên Sơn (thuộc địa phân tỉnh Lào Cai) P-1 Phụ lục 2: Danh lục loài quý khu vực Hoàng Liên Sơn P-129 Phụ lục 3: Danh lục loài đặc hữu khu vực Hoàng Liên Sơn P-139 Phụ lục 4: Phương pháp phân tích thành phần hố học đất P-154 Phụ lục 5: Một số kiểu thảm thực vật Hoàng Liên Sơn P-159 Phụ lục 6: Một số hình ảnh nghiên cứu thực địa P-173 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CITES Convention of International Trade of Endangered species (Cơng ước thương mại quốc tế lồi nguy cấp) DLST Du lịch sinh thái ĐDSH Đa dạng sinh học ĐHKHTN Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQGHN Đại học Quốc gia Hà Nội GIS Geographic Information Systems (Hệ thống thơng tin địa lý) HLS Hồng Liên Sơn HST/HTV Hệ sinh thái / Hệ thực vật IUCN International Union for Conservation of Nature and Nature Rescources (Liên minh quốc tế bảo tồn thiên nhiên tài nguyên thiên nhiên) KBTTN Khu bảo tồn thiên nhiên KVNC Khu vực nghiên cứu NĐ 32 Nghị định 32/2006/NĐ-CP ngày 30/3/2006 quản lý thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý NN&PTNT Nông nghiệp Phát triển nông thôn RNĐTX Rừng nhiệt đới thường xanh SĐVN Sách đỏ Việt Nam TTV Thảm thực vật UBND Uỷ ban nhân dân UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (Tổ chức giáo dục, Khoa học Văn hoá Liên hợp quốc) VQG Vườn Quốc gia DANH MỤC HÌNH TT 1.1 Tên hình Biểu đồ sinh khí hậu khu vực Sapa- Hoàng Liên Sơn Trang 28 2.1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu 32 2.2 Sơ đồ tuyến nghiên cứu, điểm khảo sát thực địa 33 2.3 Cách đo số 37 2.4 Xác định thành phần giới theo phương pháp đồng ruộng 38 2.5 Danh mục nguồn sở liệu tra cứu thông tin thực vật 39 2.6 Sơ đồ tóm tắt phương pháp thành lập đồ 43 3.1 Biến trình năm số nắng trung bình tháng 45 3.2 Biến trình ngày đêm cường độ ánh sáng theo đai độ cao 47 3.3 Biến trình năm nhiệt độ khu vực Hoàng Liên Sơn 47 3.4 Biến trình ngày đêm nhiệt độ theo đai độ cao 49 3.5 Biến trình năm độ ẩm tương đối (% ) trung bình tháng 51 3.6 Biến trình ngày đêm độ ẩm tương đối (%) theo đai độ cao 52 3.7 Biến trình năm chế độ mây tổng quan trung bình (phần 10) 53 3.8 Biến trình năm lượng mưa theo đai độ cao (mm) 53 3.9 Biến trình ngày đêm tốc độ gió đai độ cao (m/s) 55 3.10 Biểu đồ phân bố số loài thực vật theo độ cao Hoàng Liên Sơn 104 3.11 Biểu đồ phân hóa số lồi theo độ cao 106 3.12 Biểu đồ phân bố số loài quý theo độ cao 108 3.13 Biểu đồ biến đồi chiều cao gỗ theo độ cao 113 DANH MỤC BẢNG TT 2.1 Tên bảng Thời gian, lịch trình đợt khảo sát thực địa 2.2 Thang phân chia dạng sống thực vật Raunkiaer, 1934 40 3.1 Sự biến thiên cường độ chiếu sáng theo đai độ cao 46 3.2 Trang 34 o 48 o Biến thiên nhiệt độ khơng khí ( C) năm theo đai độ cao 3.3 Biến thiên nhiệt độ khơng khí ( C) ngày đêm theo đai độ cao 49 3.4 Biên độ giảm nhiệt 100m độ cao đai 50 3.5 Biến thiên độ ẩm tương đối (%) ngày đêm theo đai độ cao 51 3.6 Đặc điểm đai khí hậu khu vực Hồng Liên Sơn 56 3.7 Tổng hợp thay đổi nhân tố khí hậu theo độ cao 57 3.8 Hệ thống tiêu sinh khí hậu thảm thực vật tự nhiên khu vực Hoàng Liên Sơn (tỉnh Lào Cai) 59 3.9 Biến thiên pHKCl đất theo đai độ cao 69 3.10 Biến thiên hàm lượng mùn (%) trung bình theo đai độ cao 70 3.11 Biến thiên hàm lượng photpho tổng số (%) theo đai độ cao 71 3.12 Biến thiên hàm lượng photpho dễ tiêu (%) đất theo đai độ cao 72 3.13 Biến thiên hàm lượng kali tổng số theo đai độ cao (mg/100 g đất) 73 3.14 Biến thiên hàm lượng Kali dễ tiêu theo đai độ cao (mg/ 100g đất) 74 3.15 Biến thiên hàm lượng Nitơ tổng số theo đai độ cao (%) 75 3.16 Biến thiên hàm lượng Nitơ dễ tiêu theo đai độ cao (mgđl) 76 3.17 Biến thiên hàm lượng Sắt theo đai độ cao (mg/kg đất) 77 3.18 Biến thiên hàm lượng Nhôm đất theo đai độ cao (mg/kg đất) 78 3.19 Biến thiên hàm lượng Canxi đất theo đai độ cao (mgđl/100g) 79 3.20 Biến thiên hàm lượng Magie đất theo đai độ cao (mgđl/100g) 80 3.21 Tổng hợp xu hướng biến thiên tiêu hoá học đất 81 3.22 Thành phần bậc taxon hệ thực vật bậc cao có mạch khu vực Hồng Liên Sơn (tỉnh Lào Cai) 82 3.23 Tỷ trọng lớp ngành Ngọc lan hệ thực vật khu vực Hoàng Liên Sơn 83 3.24 Các họ đa dạng hệ thực vật Hoàng Liên Sơn 84 3.25 Các chi đa dạng hệ thực vật Hoàng Liên Sơn 85 3.26 Các số đa dạng hệ thực vật khu vực Hoàng Liên Sơn 86 3.27 Chỉ số đa dạng số hệ thực vật Việt Nam 86 3.28 Sự phân bố kiểu thảm thực vật Hoàng Liên Sơn theo độ cao 98 3.29 Sự biến đổi trạng thái thảm thực vật theo độ cao 103 3.30 Sự thay đổi thành phần bậc taxon theo độ cao khu vực núi Hoàng Liên Sơn (thuộc tỉnh Lào Cai) 104 3.31 Sự phân hoá thành phần bậc taxon theo đai độ cao khu vực Hoàng Liên Sơn 105 3.32 Sự phân hóa số lồi theo độ cao dãy Hoàng Liên Sơn 106 3.33 Số loài chung đai độ cao Hoàng Liên Sơn 107 3.34 Phân hố số lồi q theo đai độ cao Hồng Liên Sơn 108 3.35 Phân hố loài đặc hữu theo đai độ cao Hoàng Liên Sơn 109 3.36 Phân hoá phổ dạng sống theo đai độ cao Hoàng Liên Sơn 110 3.37 Phân hố nhóm chồi theo đai độ cao Hoàng Liên Sơn 111 3.38 Sự thay đổi chiều cao gỗ theo độ cao 112 3.39 Tổng hợp biến đổi thành phần loài theo đai độ cao 121 ... ? ?Nghiên cứu thay đổi số nhân tố sinh thái chủ đạo theo đai độ cao dãy Hoàng Liên Sơn thuộc (tỉnh Lào Cai) phục vụ bảo tồn đa dạng sinh học (thực vật bậc cao có mạch) phát triển du lịch sinh thái? ??...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ********* Trương Ngọc Kiểm NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI MỘT SỐ NHÂN TỐ SINH THÁI CHỦ ĐẠO THEO CÁC ĐAI ĐỘ CAO Ở DÃY HOÀNG LIÊN SƠN (THUỘC TỈNH LÀO... đai độ cao Hồng Liên Sơn 107 3.34 Phân hố số lồi q theo đai độ cao Hoàng Liên Sơn 108 3.35 Phân hố lồi đặc hữu theo đai độ cao Hoàng Liên Sơn 109 3.36 Phân hoá phổ dạng sống theo đai độ cao Hồng