Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

NGUYỄN THỊ THU HIỀN

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TĂNG TRƯỞNG ĐƯỜNG KÍNH RỪNG TỰ NHIÊN

LÁ RỘNG THƯỜNG XANH MỘT SỐ KHU RỪNG

ĐẶC DỤNG MIỀN BẮC VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP

THÁI NGUYÊN - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

NGUYỄN THỊ THU HIỀN

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TĂNG TRƯỞNG ĐƯỜNG KÍNH RỪNG TỰ NHIÊN

LÁ RỘNG THƯỜNG XANH MỘT SỐ KHU RỪNG

ĐẶC DỤNG MIỀN BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành: Lâm sinh

Mã số: 62.62.02.05

LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS TRẦN VĂN CON

2 PGS.TS TRẦN THỊ THU HÀ

THÁI NGUYÊN - 2015

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trần Văn Con và PGS.TS Trần Thị Thu Hà Một số kết quả cùng cộng tác với các đồng tác giả Các số liệu và kết quả trình bày trong luận

án là trung thực, một phần đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý và cho phép của các đồng tác giả Phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Mọi trích dẫn đều ghi rõ nguồn gốc

Tác giả

Nguyễn Thị Thu Hiền

ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Con, Viện Nghiên cứu Lâm sinh, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, đã định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn, sửa luận án và tạo mọi điều kiện kỹ thuật, cũng như kinh phí trong thực hiện nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành Bản luận án này

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Thị Thu Hà, Viện Nghiên cứu & Phát triển Lâm nghiệp, Trường Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên, đã chỉ bảo, định hướng nghiên cứu, hướng dẫn, sửa luận án

và động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu

Tôi xin cảm ơn Phòng Đào tạo, Ban Giám hiệu trường Đại học Nông lâm, Ban Đào tạo - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp

đỡ tôi hoàn thành mọi thủ tục cần thiết trong quá trình nghiên cứu

Tôi xin cảm ơn tập thể cán bộ và Ban Giám đốc Vườn Quốc gia Ba Bể, Vườn Quốc gia Xuân Sơn, Vườn Quốc gia Vũ Quang, Khu Bảo tồn thiên nhiên Hang Kia - Pà Cò đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình cho tôi trong quá trình điều tra rừng cũng như chia sẻ những kinh nghiệm chuyên môn quý báu Tôi xin gửi lời cảm ơn cảm chân thành tới Ban chủ nhiệm khoa Khoa Nông học, Ban chủ nhiệm khoa Khoa Lâm nghiệp - Trường Đại học Nông lâm, cùng toàn thể cán bộ Khoa Nông học và Khoa Lâm nghiệp đã luôn quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tôi thực hiện

đề tài luận án

Cuối cùng tôi xin cảm ơn những người thân trong gia đình và bạn bè

đã giúp đỡ tạo điều kiện và động viên tôi trong suốt thời gian học tập

Tác giả

Nguyễn Thị Thu Hiền

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Sự cần thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

4 Những đóng góp mới của luận án 3

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Các nghiên cứu trên thế giới 4

1.1.1 Về cấu trúc rừng tự nhiên 4

1.1.2 Phân nhóm loài cây rừng tự nhiên 9

1.1.3 Mô hình sinh trưởng lâm phần rừng tự nhiên 12

1.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam 24

1.2.1 Cấu trúc rừng tự nhiên 24

1.2.2 Phân nhóm loài cây rừng tự nhiên 29

1.2.3 Mô hình sinh trưởng lâm phần rừng tự nhiên 31

1.3 Thảo luận, xác định vấn đề nghiên cứu 36

Chương 2 GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38

2.1 Đối tượng và giới hạn phạm vi nghiên cứu 38

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 38

2.1.2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 38

2.2 Nội dung nghiên cứu 38

2.3 Phương pháp nghiên cứu 39

iv

2.3.1 Khái quát phương pháp tiếp cận 39

2.3.2 Phương pháp thu thập số liệu 42

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 49

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61

3.1 Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên lá rộng thường xanh tại khu vực nghiên cứu 61

3.1.1 Đặc điểm cấu trúc tổ thành và tính đa dạng loài thực vật 61

3.1.2 Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N/D1.3) 68

3.1.3 Quy luật tương quan giữa chiều cao và đường kính (Hvn/D1.3) 74

3.2 Nghiên cứu phân nhóm loài theo một số đặc trưng sinh trưởng 80

3.3 Nghiên cứu xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính, quá trình chết và quá trình tái sinh bổ sung lâm phần rừng tự nhiên lá rộng thường xanh khu vực nghiên cứu 94

3.3.1 Xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính 94

3.3.2 Xây dựng mô hình quá trình chết 106

3.3.3 Xây dựng mô hình quá trình tái sinh bổ sung 112

3.4 Mô hình hóa động thái cấu trúc lâm phần rừng tự nhiên lá rộng thường xanh khu vực nghiên cứu 114

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 121

1 Kết luận 121

2 Tồn tại 123

3 Khuyến nghị 124

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 125

TÀI LIỆU THAM KHẢO 126

PHỤ LỤC 138

v

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

ĐTQHR Điều tra Quy hoạch rừng

G Tiết diện ngang lâm phần (m2

Mhk Số cây chết tại KBT Hang kia - Pà Cò

Mvq Số cây chết tại VQG Vũ Quang

Mxs Số cây chết tại VQG Xuân Sơn

N Số cây của lâm phần (cây/ha)

NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

vi

Obb Số cây chuyển cấp (chuyển ra) tại VQG Ba Bể

OTCĐV Ô tiêu chuẩn định vị

PCBb Vị thế tán cây ở lâm phần thuộc VQG Ba Bể

PCVq Vị thế tán cây ở lâm phần thuộc VQG Vũ Quang

PCXs Vị thế tán cây ở lâm phần thuộc VQG Xuân Sơn

PCHk Vị thế tán cây ở lâm phần thuộc KBT Hang Kia – Pà Cò

RSS Tổng sai lệch bình phương giữa giá trị lý thuyết và thực tế

SE Sai tiêu chuẩn hồi quy hay phương sai hồi quy

Si Biến giả vùng nghiên cứu (biến giả Dummy)

Sig.f Xác suất tiêu chuẩn F

zd Tăng trưởng đường kính bình quân năm (cm/năm)

ZdBB Tăng trưởng đường kính bình quân năm ở VQG Ba Bể

ZdHK Tăng trưởng đường kính bình quân năm ở KBT Han Kia - Pà Cò

ZdVQ Tăng trưởng đường kính bình quân năm ở VQG Vũ Quang

ZdXS Tăng trưởng đường kính bình quân năm ở VQG Xuân Sơn

ZG Tăng trưởng tiết diện ngang của lâm phần (m2

)

ZM Tăng trưởng trữ lượng của lâm phần (m3

/ha)

theo chỉ số HL, H’, D 65 Bảng 3.3: Chỉ số đa dạng Rényi ở khu vực nghiên cứu 66 Bảng 3.4: Kết quả mô phỏng cấu trúc N/D1.3 theo hàm Khoảng cách

cho lâm phần thuộc khu vực nghiên cứu 70 Bảng 3.5: Kết quả mô phỏng cấu trúc N/D1.3 theo hàm Weibull cho

lâm phần thuộc khu vực nghiên cứu 71 Bảng 3.6: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng tương quan Hvn/D1.3 tại

các OTCĐV ở VQG Ba Bể 75 Bảng 3.7: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng tương quan Hvn/D1.3 tại

các OTCĐV ở VQG Vũ Quang 76 Bảng 3.8: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng tương quan Hvn/D1.3 tại

các OTCĐV ở VQG Xuân Sơn 78 Bảng 3.9: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng tương quan Hvn/D1.3 tại

các OTCĐV ở KBT Hang Kia - Pà Cò 79 Bảng 3.10: Bảng thống kê nguồn số liệu dùng để phân nhóm loài 81 Bảng 3.11: Kết quả phân nhóm loài theo chiến lược K-Means với chỉ

tiêu Dmax và zd cho 25 loài có dung lượng quan sát ≥ 50 83 Bảng 3.12: Kết quả phân nhóm loài theo phân tích nhóm và phân

tích biệt thức 86 Bảng 3.13: Tổng hợp kết quả phân nhóm loài cho lâm phần rừng tự

nhiên thuộc khu vực nghiên cứu 89

viii Bảng 3.14: Kết quả ước lượng các tham số của mô hình tăng trưởng

đường kính theo phương trình Ln[zd/( Dmax - D)] = a +

b*LnD (2.18’) 95 Bảng 3.15: Kết quả ước lượng các tham số của mô hình tăng trưởng

đường kính theo phương trình Ln[zd/( Dmax - D)] = a +

b*Ln(D) + c*PC (2.19’) 97 Bảng 3.16: Kết quả so sánh chỉ tiêu RSS và SE hai dạng phương

trình hồi quy (2.18’) và (2.19’) 98 Bảng 3.17: Kết quả ước lượng tham số k và m của phương trình

Dmax = k + m*PC (3.27) 99 Bảng 3.18: Kết quả ước lượng các tham số của mô hình tăng trưởng đường

kính theo phương trình Ln[zd/( Dmax - D)] = a + b*Ln(D) +

c*PC + di*Si (3.29) 102 Bảng 3.19: Kết quả so sánh chỉ tiêu RSS và SE hai dạng phương

trình hồi quy (2.19’) và (3.29) 104 Bảng 3.20: Cách tính tỷ tương quan xác định mức quan hệ giữa số cây

chết với cỡ đường kính lâm phần ở khu vực VQG Ba Bể 107 Bảng 3.21: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng hàm toán học mô

phỏng mô hình chết ở khu vực nghiên cứu trong chu kỳ

nghiên cứu 109 Bảng 3.22: Tổng hợp kết quả lựa chọn dạng hàm toán học mô phỏng

mô hình tái sinh bổ sung chung cho khu rừng đặc dụng 113 Bảng 3.23: Mô hình dự đoán động thái cấu trúc lâm phần rừng tự

nhiên khu vực VQG Ba Bể 115

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Vai trò của mô hình sinh trưởng và dữ liệu bổ sung trong cung cấp

thông tin cho quản lý rừng 40

Hình 2.2: Các thành phần cơ bản của một mô hình sinh trưởng 42

Hình 2.3: Sơ đồ vị trí các khu vực nghiên cứu và ô tiêu chuẩn định vị khu vực nghiên cứu 43

Hình 2.4: Sơ đồ chia ô tiêu chuẩn định vị 1ha thành các ô vuông phụ để điều tra tầng cây cao 44

Hình 2.5 Cách đo toạ độ tương đối của cây để vẽ sơ đồ vị trí trong mỗi ô vuông 20m x 20m 45

Hình 2.6: Xác định điểm đo đường kính D 1.3 46

Hình 2.7: Phân cấp vị thế tầng tán trong rừng tự nhiên theo Dawkins (1958) 48

Hình 3.1: Biểu đồ chỉ số đa dạng Rényi ở các khu vực nghiên cứu 68

Hình 3.2: Ví dụ về phân bố cấu trúc N/D một số OTCĐV của đối tượng nghiên cứu theo hàm Weibull (với  ≤ 1) 72

Hình 3.4: Sơ đồ phân nhóm loài (Cluster anlysis) theo chiến lược K-Means với chỉ tiêu D max và zd cho 25 loài có dung lượng quan sát ≥ 50 82

Hình 3.5: Biểu đồ tăng trưởng đường kính của 9 nhóm loài và tổng thể theo phương trình zd = exp(a)*(D max - D)*D^b (3.26) 96

Hình 3.6: Ví dụ biểu đồ tăng trưởng đường kính một số nhóm loài và tổng thể theo phương trình zd = exp(a)*exp(c*PC)*[(k + m*PC) - D]*D^b (3.28) 100

Hình 3.7: Mô phỏng số cây chết theo cỡ đường kính lâm phần ở khu vực nghiên cứu trong chu kỳ nghiên cứu theo hàm S 111

Hình 3.8: Biểu đồ mô phỏng dự đoán động thái cấu trúc N/D rừng lá rộng thường xanh thuộc VQG Ba Bể 118

Hình 3.9: Biểu đồ mô phỏng dự đoán động thái cấu trúc G/D rừng lá rộng thường xanh thuộc VQG Ba Bể 119

Hình 3.10: Biểu đồ mô phỏng dự đoán tăng trưởng trữ lượng cho rừng lá rộng thường xanh thuộc VQG Ba Bể 120

1

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của luận án

Rừng là một hệ sinh thái luôn luôn vận động thông qua các quá trình sinh trưởng, tái sinh và diễn thế rất phức tạp Các hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới trên phạm vi toàn thế giới đang có xu hướng suy giảm nghiêm trọng và cần thiết phải được phục hồi vì mục đích môi trường và kinh tế để phát triển theo hướng bền vững

Ở Việt Nam, rừng đã và đang trải qua các biến động rất lớn Độ che phủ của rừng vào năm 1943 là 43% [102] và giảm xuống còn 27% vào năm 1986 (dẫn theo tài liệu [27]) Nhờ các nỗ lực to lớn của Chính phủ Việt Nam thông qua các chương trình “Phục hồi rừng của Chính phủ và tài trợ của Quốc tế”, diện tích có rừng đã tăng liên tục từ năm 1990 và đạt độ che phủ 41% vào đầu năm 2014 [6] Mặc dù, diện tích đã tăng nhưng chất lượng rừng nói chung và chất lượng rừng tự nhiên nói riêng vẫn tiếp tục giảm sút cả về trữ lượng gỗ và

đa dạng sinh học Điều này kéo theo những hệ lụy nghiêm trọng ảnh hưởng đến đời sống con người và môi trường sinh thái Do vậy, việc quản lý rừng bền vững hiện nay đã trở thành mối quan tâm chung của quốc gia và của toàn thế giới Ở nước ta, việc quản lý rừng nói chung và rừng tự nhiên theo hướng bền vững đang đặt ra thách thức cho ngành lâm nghiệp

Hiện nay, trong tổng số 13.954.454 ha rừng của Việt Nam thì rừng tự nhiên chiếm 74,51% diện tích (10.398.160 ha) [5] Để quản lý rừng tự nhiên bền vững, chúng ta cần có hiểu biết về 3 vấn đề cơ bản sau: (i) tăng trưởng đường kính làm cơ sở xác định đường kính khai thác tối thiểu và luân kỳ khai thác; (ii) tăng trưởng trữ lượng rừng để xác định lượng khai thác cho phép hàng năm một cách bền vững; và (iii) động thái cấu trúc lâm phần để dự báo cấu trúc rừng trong tương lai.

Nhìn chung các nghiên cứu về rừng tự nhiên ở Việt Nam có lịch sử từ lâu và đã đạt được những kết quả đáng kể Tuy vậy, những hiểu biết về cấu

2 trúc và quá trình động thái của rừng vẫn còn rất tản mạn Phần lớn các nghiên cứu về tăng trưởng và cấu trúc rừng đều dựa trên số liệu thu thập một lần từ ô tiêu chuẩn tạm thời và giải tích thân cây hay đẽo vát cây tiêu chuẩn do đó độ chính xác không cao.

Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài

“Nghiên cứu cấu trúc và xây dựng mô hình tăng trưởng đường kính rừng tự nhiên lá rộng thường xanh một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam”

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án

Góp phần hoàn thiện phương pháp luận về phân nhóm loài, tái sinh bổ sung, chuyển cấp và xác định mô hình mô phỏng các quá trình động thái bao gồm quá trình tăng trưởng đường kính, quá trình chết và quá trình tái sinh bổ sung của rừng tự nhiên lá rộng thường xanh ở một số khu rừng đặc dụng miền Bắc Việt Nam

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

3.1 Ý nghĩa khoa học

Luận án góp phần bổ sung các phương pháp nghiên cứu tăng trưởng rừng

và động thái cấu trúc bằng các ô tiêu chuẩn định vị là một trong những lĩnh vực khó và còn ít công trình nghiên cứu Các kết quả của luận án có giá trị tham khảo cho nghiên cứu, góp phần hoàn thiện các giáo trình điều tra và sản lượng rừng sử dụng trong nghiên cứu và giảng dạy

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Vận dụng kết quả nghiên cứu của đề tài vào dự đoán động thái cấu trúc

và tăng trưởng rừng tự nhiên lá rộng thường xanh ở các điểm nghiên cứu nói riêng và ở Việt Nam nói chung

Kết quả thu được sẽ là cơ sở thực tiễn cho việc đề xuất dự báo các nội dung tác động đến rừng tự nhiên trong quá trình quản lý kinh doanh nếu được

áp dụng ở những trạng thái rừng sản xuất có điều kiện tương tự

3

4 Những đóng góp mới của luận án

 Là công trình đầu tiên nghiên cứu về các quá trình: tăng trưởng, chết và tái sinh bổ sung của rừng tự nhiên một cách có hệ thống bằng hệ thống

4

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Các nghiên cứu trên thế giới

1.1.1 Về cấu trúc rừng tự nhiên

1.1.1.1 Cấu trúc tổ thành

Cấu trúc tổ thành là sự tham gia của những loài cây trong lâm phần, hay nói cách khác là sự phong phú của các loài cây trong quần thụ thực vật Theo Richards, P W (1952), trong rừng mưa nhiệt đới có ít nhất 40 loài cây gỗ trên mỗi 1 ha, và cũng có trường hợp còn lên trên 100 loài [37] Tác giả đã phân biệt tổ thành thực vật của rừng mưa thành hai loại: (i) rừng mưa hỗn hợp có tổ thành loài cây phức tạp; và (ii) rừng mưa đơn ưu có tổ thành loài cây đơn giản, trong những lập địa đặc biệt, rừng mưa đơn ưu chỉ bao gồm một vài loài cây [37]

Theo Evans, J (1984), khi nghiên cứu cấu trúc tổ thành rừng tự nhiên nhiệt đới thành thục (về sinh thái), tác giả đã xác định có tới 70 - 100 loài cây

gỗ trên 1 ha, nhưng hiếm có loài nào chiếm hơn 10% tổ thành loài (dẫn theo tài liệu [10])

Theo Tolmachop, A L (1974) ở vùng nhiệt đới thành phần thực vật rất

đa dạng thể hiện ở chỗ rất ít họ chiếm tỷ lệ 10% tổng số loài của hệ thực vật

đó và tổng tỷ lệ phần trăm của 10 họ có số loài lớn nhất chỉ đạt 40 - 50% tổng

số loài Trong rừng hỗn giao, nhiều loài cây gỗ lớn phân bố theo tỷ lệ khá cân bằng, tuy nhiên phần lớn trong một quần thụ thường có 1 - 2 loài chiếm ưu thế (dẫn theo tài liệu [27])

Laura Klappenbach (2001) cho rằng thành phần loài cây liên quan đến các loại rừng, một số khu rừng chứa đựng hàng trăm loài cây, trong đó có một

số khu rừng chỉ có một ít loài Rừng luôn luôn biến đổi và phát triển thông qua một chuỗi diễn thế, trong thời gian đó thành phần loài cây trong các khu rừng có sự thay đổi [70]

Theo Catinot, R (1965) trong rừng ẩm nhiệt đới châu Phi có đến vài trăm loài thực vật và trong tổ thành thực vật rừng ẩm nhiệt đới ở Đông Nam Á thường

có một nhóm loài ưu thế là nhóm họ Dầu, chiếm đến 50% quần thụ [8]

Tóm lại, Các nghiên cứu từ trước đến nay của các tác giả đi trước cho

thấy, lâm phần rừng tự nhiên nói chung rất đa dạng về thành phần loài thực vật Nhìn chung, có tới hàng trăm loài cây gỗ trong diện tích 1 ha, tuy nhiên lại rất ít loài chiếm hơn 10% tổ thành loài

1.1.1.2 Cấu trúc phân bố N-D

Mối quan hệ giữa các nhân tố điều tra trong lâm phần là những quy luật

cơ bản trong nghiên cứu kết cấu rừng được rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu Ngày nay, bên cạnh những nghiên cứu mang tính chất định tính, các nghiên cứu cấu trúc rừng trong các thập niên gần đây có xu hướng chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng với sự hỗ trợ của thống kê toán học và tin học, trong đó việc mô hình hóa cấu trúc rừng, xác lập mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng đã được nhiều tác giả nghiên cứu Vấn đề về cấu trúc không gian và thời gian của rừng được các tác giả tập trung nghiên cứu nhiều nhất

Đầu tiên là công trình nghiên cứu của Meyer, H A (1952) đã mô tả phân

bố N/D bằng phương trình toán học có dạng đường cong giảm liên tục Phương trình này được gọi là phương trình Meyer [74]

Rollet (1971) đã biểu diễn quan hệ giữa chiều cao với đường kính ngang ngực bằng hàm hồi qui; phân bố đường kính cây dưới dạng phân bố xác suất (dẫn theo tài liệu [10])

6 Balley (1973) mô hình hóa cấu trúc phân bố số cây theo cỡ kính (N-D) bằng hàm Weibull [53] Prodan, M và Patatscase (1964), Bill và Kem, K A (1964) đã tiếp cận phân bố cấu trúc N/D bằng phương trình hàm Logarit (dẫn theo tài liệu [10])

Burkhart, H (1974) và Strub, U (1972) sử dụng hàm Beta mô phỏng phân bố cấu trúc N/D (dẫn theo tài liệu [16]) Tác giả đã tính toán các tham số

dm (đường kính nhỏ nhất), dM (đường kính lớn nhất), α, β của phân bố Beta theo các phương trình:

N

h a N A a h a a

2 2

0 1

0 2

1

N

A a



0 2

1

N

A a

a

2 2 1

a

) (

2 2 1 0

A

a A

a a

e

Bliss, C I và Reinker, K A (1964) sử dụng hàm Logarit mô phỏng phân

bố cấu trúc N/D Tác giả đã xác lập quan hệ giữa các tham số a, b, M (mật độ), S (cấp đất) của phân bố chuẩn Logarit với đường kính bình quân theo dạng Logarit tự nhiên hai vế [55]:

)()

(a a0 b0 Ln d

)()

)()

(S a0 b0 Ln d

7

Batista, J L F và Do Courto, H T Z (1992) khi nghiên cứu 19 ô tiêu chuẩn với 60 loài của rừng nhiệt đới ở Maranhoo - Brazin đã dùng hàm Weibull mô phỏng phân bố N/D [54] Nhìn chung, việc sử dụng hàm này hay hàm khác để biểu thị qui luật cấu trúc là tùy thuộc vào kinh nghiệm của từng tác giả, cũng như các loài cây sinh trưởng khác nhau và số liệu đo đạc ngoài thực tế Do đường kính cây không ngừng tăng lên theo tuổi, nên phân bố đường kính của lâm phần cũng không ngừng thay đổi theo tuổi Chính vì thế,

từ các mô hình toán học đã xác định được, các nhà khoa học đã nghiên cứu sự biến đổi của quy luật phân bố số cây theo tuổi (gọi là động thái cấu trúc rừng) Roemisch, K (1975), nghiên cứu khả năng dùng hàm Gamma mô phỏng

sự biến đổi theo tuổi của phân bố số cây theo đường kính cây rừng, xác lập quan hệ của tham số β với tuổi, đường kính trung bình và chiều cao tầng trội

đã khẳng định quan hệ giữa tham số β với chiều cao tầng trội là chặt chẽ nhất (dẫn theo tài liệu [16])

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, tác giả đã đề nghị mô hình xác định tham số β cho phân bố N/D của lâm phần sau tỉa thưa như sau:

2 6

5

2 4 3

2 2 1

0

'a a  a  a na n a na n

Trong đó: - β’ là tham số phân bố Gamma trước tỉa thưa

- β là tham số phân bố Gamma sau tỉa thưa

- n là tỷ lệ phần trăm số cây tỉa thưa

Ngoài các nghiên cứu trên còn có quan điểm cho rằng đường kính cây rừng là một đại lượng ngẫu nhiên phụ thuộc vào thời gian và quá trình biến đổi của phân bố đường kính theo tuổi là quá trình ngẫu nhiên Theo hướng nghiên cứu này có các tác giả Suzuki (1971); Preussner, K (1974); Bock, W

và Diener (1972) Theo các tác giả này, quá trình đó biểu thị một tập hợp các giá trị x của đại lượng ngẫu nhiên tại một thời điểm (t) và lấy trong một khoảng thời gian nào đó Nếu trị số đường kính tại thời điểm (t) chỉ phụ thuộc vào trị số ở thởi điểm t -1 mà không phụ thuộc vào trạng thái ở những thời

8

điểm trước đó là quá trình Markov Nếu xt = x, có nghĩa là ở thời điểm (t) có trạng thái x Nếu tập hợp các trạng thái có thể xảy ra của quá trình Markov có thể đếm được thì đó là chuỗi Markov, tức là mỗi trị số của tứng với một số tự nhiên (dẫn theo tài liệu [25], [7])

Như vậy: Từ các nghiên cứu định lượng cấu trúc phân bố N/D cho thấy,

các nghiên cứu về phân bố số cây theo đường kính và ứng dụng của nó thường dựa vào dãy tần số lý thuyết Các hàm toán học được các tác giả sử dụng để mô phỏng rất đa dạng và phong phú Nhìn chung, các tác giả đều biểu diễn quy luật phân bố số cây theo đường kính dưới dạng phân bố xác suất, các hàm thường hay sử dụng như hàm Weibull, hàm mũ, hàm chuẩn, hàm Logarit, hàm Beta, hàm Gama

1.1.1.3 Tương quan H-D

Qua các công trình nghiên cứu của các tác giả đi trước cho thấy, giữa chiều cao với đường kính có quan hệ rất chặt chẽ Phương trình toán học biểu

thị mối quan hệ này rất phong phú và đa dạng

Tovstolesse, D I (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu mối quan hệ H/D Krauter, G (1958) nghiên cứu quan hệ H/D dựa trên cơ sở cấp đất và cấp tuổi Để xác lập mối quan hệ H/D nhiều tác giả đã đề xuất sử dụng các dạng phương trình toán học khác nhau (dẫn theo tài liệu [16])

Nhiều tác giả dùng phương pháp giải tích toán học tìm ra những phương trình như: Naslund, M (1929); Assmann, E (1936); Hohenadl, W (1936); Michailov, F (1934, 1952); Prodan, M (1944); Krenn, K (1946) (dẫn theo tài liệu [16]); Meyer, H A (1952) [74] đã đề nghị các dạng phương trình dưới đây:

9

Curtis, R O (1967) đã mô phỏng quan hệ giữa chiều cao với đường kính

và tuổi theo dạng phương trình [58]:

A d

b A

b d b d h Log

Qua nghiên cứu một số lượng lớn đường cong chiều cao, Prodan, M (1965) cho thấy, dạng đường cong chiều cao ở những lâm phần cùng loài cây, cùng tuổi hay cùng đường kính bình quân hầu như không có sự sai khác rõ nét (dẫn theo [16] Những lâm phần như vậy được xác lập một đường cong chiều cao chung và được gọi là đường cong cơ sở Từ đó, trên cơ sở loài cây và cấp đất có thể xác lập được hệ thống đường cong chiều cao Làm như vậy, việc xác định trữ lượng và tăng trưởng cây rừng hay lâm phần sẽ đơn giản hơn nhiều so với phương pháp điều tra thông thường

Như vậy, có nhiều dạng phương trình biểu thị tương quan H/D 1.3 Tuy nhiên, việc sử dụng dạng phương trình nào thích hợp nhất cho từng đối tượng thì cần phải có nghiên cứu đầy đủ cụ thể

1.1.2 Phân nhóm loài cây rừng tự nhiên

Sự hiểu biết lý thuyết về các vấn đề quản lý và đặc dụng liên quan đến rừng nhiệt đới hỗn giao chủ yếu dựa vào việc phân tích dữ liệu thu thập từ điều tra Tính đa loài cao trong rừng tự nhiên nhiệt đới làm cho việc phân tích

số liệu và mô hình hóa cực kỳ khó khăn Theo Phillips et al (2002), người

Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn full