Nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng lá rộng thường xanh tại khu bảo tồn thiên nhiên hang kia – pà cò và vườn quốc gia xuân sơn TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Tiến Dũng NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI CẤU TRÚC HỆ SINH THÁI RỪNG LÁ RỘNG THƯỜNG XANH TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN HANG KIA - PÀ CÒ VÀ VƯỜN QUỐC GIA XUÂN SƠN Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 42 01 20 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội – Năm 2020 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS Trần Văn Con Người hướng dẫn khoa học 2: PGS TS Nguyễn Văn Sinh Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: … Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 201… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Rừng điều hồ khí hậu, bảo vệ môi trường sinh thái, bảo vệ điều hịa nguồn nước, bảo vệ đất chống xói mịn, phòng ngừa giảm thiểu thiên tai Tại Việt Nam, diện tích rừng có thay đổi lớn qua thời kỳ Năm 1943, diện tích rừng Việt Nam 14,1 triệu (độ che phủ đạt 43%), nhiên đến năm 1990 diện tích rừng suy giảm nghiêm trọng 9,18 triệu (độ che phủ đạt 27,2%), năm 1980 – 1990, trung bình năm nước ta 100.000ha rừng Sau năm 1995 đến nay, nhờ nỗ lực to lớn Nhà nước phủ Việt Nam, diện tích rừng tăng lên 14,6 triệu với độ che phủ toàn quốc đạt 41,89% Tuy nhiên chất lượng rừng tự nhiên thấp, tiếp tục suy giảm trữ lượng gỗ đa dạng sinh học Chất lượng rừng suy giảm dẫn đến vai trò rừng với đời sống người suy giảm theo, thiên tai liên tiếp xảy ảnh hưởng nặng nề đến đời sống cong người Cơ sở lâm học để quản lý rừng bền vững bao gồm: phân loại rừng tự nhiên, đặc điểm cấu trúc rừng tự nhiên, quy luật sinh trưởng sản lượng rừng tự nhiên, quy luật diễn tái sinh rừng Các trình động thái diễn rừng chia thành nhóm q trình: (i) tăng trưởng rừng; (ii) trình tái sinh bổ sung; (iii) trình chết tự nhiên cấp kính Thơng tin quy luật sinh trưởng tái sinh rừng cần thu thập từ quan sát lâu dài ô định vị, việc theo dõi quy luật thời gian dài Đây cơng việc địi hỏi kiến thức chuyên môn, thời gian, tiền bạc lớn Cho đến nay, VQG Xuân Sơn KBTTN Hang Kia – Pà Cị cịn có nghiên cứu OTCĐV động thái rừng, chưa có nghiên cứu động thái cấu trúc rừng Xuất phát từ lý trên, đề tài: “Nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng rộng thường xanh Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia - Pà Cò Vườn Quốc gia Xuân Sơn" thực Mục tiêu nghiên cứu luận án - Mục tiêu chung: Góp phần tìm hiểu quy luật, động thái cấu trúc rừng tự nhiên rộng thường xanh làm sở đề xuất biện pháp quản lý rừng theo hướng bền vững - Mục tiêu cụ thể: Xác định số đặc điểm cấu trúc, đặc điểm động thái cấu trúc rừng Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò khu vực Vườn Quốc gia Xuân Sơn Đề xuất số giải pháp quản lý rừng theo hướng bền vững Các nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng tính đa dạng lồi - Nghiên cứu động thái cấu trúc tầng cao - Nghiên cứu động thái tái sinh bổ sung, trình chuyển cấp trình chết - Đề xuất ứng dụng kết nghiên cứu - Đề xuất số giải pháp quản lý rừng Bố cục luận án Mở đầu: Luận giải cần thiết luận án, mục tiêu luận án, ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án (3 trang) Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu (30 trang) Chương Đối tượng, phạm vi, giới hạn nội dung phương pháp nghiên cứu (14 trang) Chương Đặc điểm khu vực nghiên cứu (10 trang) Chương Kết nghiên cứu thảo luận (65) Kết luận, kiến nghị: trình bày kết luận rút từ kết nghiên cứu, nêu hạn chế tồn kiến nghị (3 trang) Luận án có 27 bảng 39 hình Tham khảo 92 tài liệu tiếng Việt tiếng nước CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nghiên cứu động thái rừng giới 1.1.1 Nghiên cứu động thái tái sinh Các nghiên cứu động thái tái sinh giới tập trung nghiên cứu nội dung: mật độ, tổ thành tái sinh mối quan hệ tái sinh tầng cao; Các hình thức tái sinh rừng nhiệt đới; Nghiên cứu khả tái sinh bổ sung lớp tái sinh cho tầng cao nhân tố ảnh hưởng đến khả tái sinh; Nghiên cứu biến đổi tính đa dạng thực vật lớp tái sinh sau thời gian khai thác khác nhau; Nghiên cứu sinh trưởng tái sinh điều kiện sinh thái khác nhau; Sử dụng mơ hình toán học để dự đoán tỉ lệ tái sinh bổ sung… Các nghiên cứu động thái tái sinh giới tiến hành ô tiêu chuẩn định vị thiết lập nghiên cứu lâu dài Phương pháp nghiên cứu chưa sử dụng nhiều Việt Nam 1.1.2 Nghiên cứu động thái sinh trưởng rừng Việc nghiên cứu động thái sinh trưởng giới tập trung vào nội dung: Nghiên cứu động thái sinh trưởng đường kính, tổng tiết diện ngang cấp đường kính; Nghiên cứu mối quan hệ tăng trưởng đường kính tỉ lệ chết, tỉ lệ tái sinh bổ sung tỉ lệ chết; Sử dụng mơ hình tốn học để tính tốn tỉ lệ bổ sung tỉ lệ chết, mô động thái sinh trưởng cho đối tượng rừng Các nghiên cứu tiến hành ô tiêu chuẩn định vị Đối với vấn đề động thái sinh trưởng có nhiều tác giả khác sử dụng mơ hình tốn học để mô động thái Đây vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Việt Nam 1.1.3 Nghiên cứu động thái diễn Các nghiên cứu động thái diễn rừng giới tập trung vào nội dung: biến đổi tổ thành lồi, tính đa dạng thực vật, tái sinh sinh trưởng rừng giai đoạn diễn khác Một số tác giả sử dụng tốn học để mơ q trình động thái rừng có Modul diễn rừng Các nghiên cứu diễn rừng theo dõi thời gian dài bản, tốn nhiều thời gian công sức Việc nghiên cứu bổ sung, tìm quy luật động thái diễn đặc trưng rừng nhiệt đới việc làm có ý nghĩa lớn thực tiễn quản lý rừng 1.2 Nghiên cứu động thái rừng Việt Nam 1.2.1 Nghiên cứu động thái tái sinh Việt Nam Các cơng trình nghiên cứu động thái tái sinh rừng Việt Nam nghiên cứu từ lâu Các tác giả tập trung nghiên cứu động thái tái sinh đất rừng sau nương rẫy, tái sinh tán rừng tự nhiên, nghiên cứu ảnh hưởng nhân tố đến trình tái sinh Nhìn chung, nghiên cứu động thái tái sinh Việt Nam chưa nhiều Các nghiên cứu ô tiêu chuẩn định vị cịn Vì cần tiếp tục nghiên cứu bổ sung vấn đề động thái tái sinh tiêu chuẩn định vị để có hiểu biết trình với đối tượng cụ thể khác 1.2.2 Nghiên cứu động thái sinh trưởng Việt Nam Nền tảng nghiên cứu động thái nghiên cứu nguyên lý lâm sinh hệ sinh thái rừng giai đoạn trước năm 1990 tác giả tập trung nghiên cứu vấn đề tăng trưởng rừng với phương pháp nghiên cứu sử dụng rộng rãi giải tích Sau năm 1990 tác giả tập trung nghiên cứu động thái sinh trưởng Đã có nghiên cứu mơ quy luật cấu trúc động thái giai đoạn Gần nghiên cứu động thái tiến hành ô tiêu chuẩn (OTC) định vị, nhiên cịn Vì việc nghiên cứu trình động thái rừng OTC định vị cần tiếp tục quan tâm nghiên cứu 1.2.3 Nghiên cứu động thái diễn Các nghiên cứu động thái diễn rừng thường tiến hành thời gian dài tốn nhiều thời gian, cơng sức Trong điều kiện khơng có thời gian theo dõi lâu dài sử dụng phương pháp lấy không gian thay thời gian, nghiên cứu hệ sinh thái rừng có nhiều đểm tương đồng, phục hồi sau nhiều giai đoạn khác Vấn đề cần nghiên cứu cách lâu dài OTC định vị để có thơng tinh xác q trình 1.3 Thảo luận xác định vấn đề nghiên cứu Sau nghiên cứu tổng quan, câu hỏi đặt là: động thái rừng tự nhiên rộng thường xanh diễn theo quy luật nào? Có tồn mối quan hệ động thái nhân tố cấu trúc rừng hay khơng? Có thể sử dụng hàm tốn học để mơ q trình hay khơng? Các phương trình biểu thị mối quan hệ đó? Để kiểm tra giả thuyết này, luận án tập trung nghiên cứu vấn đề sau đây: - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng thời điểm bắt đầu lập OTC hai địa điểm VQG Xuân Sơn KBTTN Hang Kia – Pà Cò - Nghiên cứu động thái cấu trúc tổ thành nhằm thấy biến đổi tổ thành theo thời gian loài ưu rừng - Nghiên cứu động thái cấu trúc N/D1.3 nhằm xác định xu hướng biến đổi nhân tố cấu trúc tương lai - Nghiên cứu động thái tái sinh bổ sung, trình chuyển cấp q trình chết để có nhìn tổng qt động thái cấu trúc rừng - Đề xuất số giải pháp quản lý rừng sở kết nghiên cứu luận án CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, GIỚI HẠN NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng phạm vi, giới hạn nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Trên quan điểm sinh thái phát sinh thảm thực vật, đối tượng nghiên cứu luận án rừng tự nhiên rộng thường xanh KBTTN Hang Kia – Pà Cò tỉnh Hòa Bình khu vực VQG Xuân Sơn tỉnh Phú Thọ 2.1.2 Phạm vi, giới hạn nghiên cứu - Giới hạn đối tượng nghiên cứu: tập trung nghiên cứu động thái cấu trúc tầng cao (bao gồm tầng A1, A2, A3) lâm phần Đối với tái sinh bổ sung, quan tâm đến số lượng tái sinh bổ sung vào tầng cao - Giới hạn nội dung: nghiên cứu đặc điểm cấu trúc, nghiên cứu động thái cấu trúc, trình tái sinh bổ sung, chuyển cấp trình chết tầng cao - Giới hạn thời gian nghiên cứu: từ năm 2007 đến năm 2018 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng, tính đa dạng lồi 2.2.2 Nghiên cứu động thái cấu trúc tầng cao (Tổ thành, N/D1.3) 2.2.3 Nghiên cứu động thái tái sinh bổ sung, trình chuyển cấp trình chết tầng cao 2.2.4 Đề xuất ứng dụng kết nghiên cứu 2.2.5 Đề xuất số giải pháp quản lý rừng 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu Lập OTCĐV có kích thước 100x100m Đo đường kính ngang ngực (D1,3): Tồn có D1.3 > 10cm OTC Đo chiều cao vút (Hvn) có D1.3 > 10cm OTC Trong lần đo thứ (năm 2018), thống kê đo tái sinh bổ sung vào tầng cao chết thực tế 2.3.2 Các phương pháp xử lý thông tin công cụ sử dụng Tất số liệu thu thập từ ô tiêu chuẩn tổng hợp lại, tiến hành chỉnh lý, phân tích, xử lý tích tốn phầm mềm Excel, SPSS tiêu cần thiết phục vụ cho nội dung nghiên cứu Thử nghiệm dạng hàm tốn học cụ thểđể tìm dạng hàm phù hợp mơ q trình động thái Sử dụng phần mềm MM&S để mô mô trình động thái CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 3.1.1 Vị trí địa lí 3.1.1.1 Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cị Nằm phía Bắc huyện Mai Châu, phía Tây tỉnh Hồ Bình, địa giới hành xã: Hang Kia, Pà Cị, Tân Sơn, Bao La, Cun Pheo, Piềng Vế Tổng diện tích là: 7.091 ha, bao gồm phân khu: - Phân khu Bảo vệ nghiêm ngặt: 2.680 - Phân khu phục hồi sinh thái: 4.411 3.1.1.2 Vườn Quốc gia Xuân Sơn Vườn quốc gia Xuân Sơn nằm phía Tây huyện Tân Sơn, vùng tam giác ranh giới tỉnh: Phú Thọ, Hồ Bình Sơn La Tổng diện tích tự nhiên 15.048 ha; đất sản xuất nơng nghiệp 312,4 ha; đất lâm nghiệp 14.617,5 ha; đất phi nông nghiệp 118,1 3.1.2 Địa hình, địa 3.1.3 Địa chất thổ nhưỡng 3.1.4 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn 3.2 Hệ thực vật 3.3 Nhận xét chung điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu Khó khăn: - Tại KBTTN Hang Kia – Pà Cò: nguy khai thác, vận chuyển Lâm sản trái phép có chiều hướng gia tăng, nhu cầu khai thác gỗ phục kiểm tra cho OTC dựa phương pháp diện tích đại diện tối thiểu MÜLLER-DOMBOIS ELLENBERG, (1974) [85] đề xuất, trình bày hình 4.1 4.2 Qua số liệu thống kê số lồi xuất diện tích OTC tăng ta thấy rằng: Khi tăng diện tích OTC từ 7.600m2 lên 8.400m2 (tăng 800m2 tương đương với > 10% diện tích OTC) số lồi xuất OTC mức 10% Như thấy cần diện tích OTC đạt 8.400m2 đủ đại diện cho đối tượng nghiên cứu Số loài 60 XS01 XS02 XS03 150 HB06 HB03 HB01 Số loài 80 100 40 50 Hình 4.1: Biến đổi số lồi Hình 4.2: Biến đổi số lồi Hang Kia – Pà Cị diện Xuân Sơn diện tích tích OTC thay đổi OTC thay đổi Kết tính tốn số đa dạng lồi sau: Bảng 4.2 Tính đa dạng thực vật khu vực nghiên cứu Địa Số Mật độ Tỷ lệ Stt H D điểm loài (cây/ha) HL HB01 67 608 1/9 3.31126 0.92541 HB03 56 571 1/10 2.68794 0.86451 HB06 70 466 1/7 2.93660 0.88831 XS01 71 344 1/5 3.38190 0.92425 XS02 86 352 1/4 3.84813 0.96488 XS03 106 487 1/5 4.13520 0.97539 0,88 0,64 0,52 0,4 0,28 0,76 Diện tích 0,16 0,88 0,76 0,52 0,4 0,28 0,16 0,04 0,64 Diện tích (ha) 0,04 20 Nhận xét: Nhìn chung khu vực Xn Sơn có số lồi tính đa dạng cao khu vực Hang Kia – Pà Cò Mức độ biến động tính đa dạng hai khu vực có khác biệt rõ rệt Khu vực Hang Kia – Pà Cò có mức độ biến động lớn hơn, thể số H, D, có chênh lệch lớn Một số tổng hợp số Rényi (H) Tính tốn số H cho OTC ta thu kết hình 4.3: HB01 HB03 HB06 XS01 XS02 XS03 Rényi 4,5 3,5 2,5 1,5 0,5 0 0,25 0,5 vc Hình 4.3: Biểu đồ số đa dạng Rényi OTC Trên đồ thị đường cong nằm cao mức độ đa dạng cao Nếu đường cong dốc chứng tỏ đồng số lượng cá thể loài OTC thấp 4.1.2 Phân bố số theo cấp đường kính (N/D1.3) Phân bố số theo cấp đường kính khu vực nghiên cứu có đặc điểm: Đường cong phân bố số theo cấp đường kính có dạng giảm dần Số lớn tập trung cấp đường kính cấp đường kính thứ 2, sau giảm dần So sánh cấu trúc N/D1.3 hai khu vực nghiên cứu cho thấy: khu vực nghiên cứu nhiều có tác động người làm thay đổi cấu trúc tự nhiên vốn có rừng Đường kính trung bình khu vực VQG Xn Sơn lớn nhiều so với KBT Hang Kia - Pà Cò 4.1.3 Phân bố số theo cấp chiều cao (N/Hvn) Kết thử nghiệm sử dụng hàm toán học hàm Meyer, Weibull Khoảng cách để mô tả phân bố số theo cấp chiều cao khu vực nghiên cứu cho thấy: khơng có hàm thích hợp để mô tả phân bố N/Hvn khu vực Hang Kia - Pà Cị Khu vực Xn Sơn dùng hàm Weilbul để mô phân bố N/Hvn Thực tiễn cho thấy, OTC trạng thái IIIB trạng thái IV, tầng thứ phân làm tầng rõ rệt Tại OTC trạng thái IIIA, tầng rừng tạo thành khối liên tục, không phân biệt rõ tầng A1, A2, A3 Tại khu vực VQG Xuân Sơn chênh lệch lớp tầng tán với lớp vượt tán, tầng tán nhỏ so với khu vực Hang Kia – Pà Cò Về trạng thái IIIB, IV QXCG rừng giữ cấu trúc tầng thứ vốn có 4.2 Động thái cấu trúc rừng 4.2.1 Động thái cấu trúc tổ thành Phân tích diễn biến động thái rừng 11 năm ô tiêu chuẩn khu vực nghiên cứu thu kết quả: Bảng 4.8: Biến đổi tổ thành khu vực nghiên cứu Năm 2007 OTC HB01 Tỷ lệ HL Tổ thành 1/9 17,3 Dẻ ấn + 9,6 Trai lý + 6,8 Sao trung hoa + 5,8 Thị rừng + 5,6 Vàng tâm + 54,9 khác Năm 2018 Tỷ lệ HL Tổ thành 1/8 17,6 Dẻ ấn + 9,5 Trai lý + 6,2 Thị rừng + 6,2 Sao trung hoa + 5,5 Bứa + 55,0 khác HB03 1/10 HB06 1/7 XS01 1/5 XS02 1/4 XS03 1/5 21,8 Dẻ trắng + 16,3 Dẻ ấn + 11,6 Hu đay + 7,8 Dẻ đỏ + 42,4 khác 24,8 Thị rừng + 10,0 Dẻ trắng + 8,2 Trai lý + 7,3 Táu mật + 5,6 Dẻ đỏ + 44,1 khác 20,8 Vàng anh + 6,8 Gội bốn cánh + 5,9 Sâng + 5,8 Lộc vừng + 60,7 khác 9,2 Vàng anh + 6,9 Chùm bạc + 6,5 Lộc vừng + 77,4 khác 6,6 Vải rừng + 5,7 Gội bạc + 5,2 Thừng mực lông mềm + 82,5 khác 1/11 1/6 1/5 1/4 1/5 20,1 Dẻ trắng + 16,3 Dẻ ấn + 10,1 Hu đay + 7,0 Dẻ đỏ + 46,6 khác 24,3 Thị rừng + 8,0 Dẻ trắng + 7,8 Trai lý + 6,9 Táu mật + 53,0 khác 21,5 Vàng anh + 6,7 Gội bốn cánh + 5,8 Lộc vừng + 5,6 Sâng + 60,4 khác 8,9 Vàng anh + 6,7 Chùm bạc + 6,7 Lộc vừng + 77,7 khác 6,0 Vải rừng + 5,2 Thừng mực lông mềm + 5,1 Gội bạc + Ngát + 78,7 khác Như vậy, QXCG rừng VQG Xn Sơn có biến động tổ thành loài Ngược lại khu vực Hang Kia – Pà Cị, QXCG rừng có biến động tổ thành loài đặc điểm khác Nhìn chung OTC, gần khơng có biến động loài chiếm ưu thời điểm Có xu hướng giảm dần mức độ ưu loài chiếm ưu sinh thái (hệ số tổ thành giảm), có gia tăng mức độ ưu lồi khác chưa có mặt tổ thành 4.2.2 Động thái cấu trúc N/D1.3 Động thái cấu trúc N/D1.3 khu vực nghiên cứu có điểm tương đồng Xu hướng biến đổi cấu trúc N/D1.3 theo chiều hướng: giảm mạnh số cấp đường kính đầu tiên, số cấp đường kính lớn tăng dần qua thời gian Quá trình biến đổi cấu trúc N/D1.3 kéo theo biến đổi nhân tố khác tổng tiết diện ngang, đường kính trung bình, trạng thái lâm phần… 4.3 Động thái tái sinh bổ sung, chuyển cấp trình chết lâm phần 4.3.1 Đặc điểm trình động thái tái sinh bổ sung, chuyển cấp trình chết lâm phần Đặc điểm động thái hai khu vực VQG Xuân Sơn KBTTN Hang Kia – Pà Cị có khác biệt Tại VQG Xuân Sơn QXCG rừng giai đoạn tương đối ổn định, tiêu động thái có biến đổi nhỏ, mật độ lâm phần tương đối thấp có đường kính trung bình lớn Ngược lại KBTTN Hang Kia – Pà Cò rừng giai đoạn phát triển mạnh mẽ, có thay đổi lớn nhân tố cấu trúc rừng Các tiêu động thái rừng có biến động lớn 4.3.2 Mơ q trình động thái lâm phần 4.3.2.1 Mơ q trình tái sinh bổ sung Trong khuôn khổ luận án thử nghiệm thăm dò mối quan hệ số tái sinh bổ sung mật độ, mối quan hệ số tái sinh bổ sung tổng tiết diện ngang khu vực nghiên cứu Kết thử nghiệm khu vực Hang Kia – Pà Cò VQG Xn Sơn cho thấy: khơng có hàm phù hợp để mô mối quan hệ số tái sinh bổ sung mật độ, tổng tiết diện ngang lâm phần Để ước lượng số tái sinh bổ sung, ước lượng từ tỉ lệ tương đối số tái sinh bổ sung mật độ lâm phần 4.3.2.2 Mô trình chuyển cấp Tại khu vực Hang Kia Pà Cị có trạng thái rừng khác (trạng thái IIIA3 IV) nên việc mơ q trình tính tốn cho trạng thái Kết kiểm tra hàm mơ tốt mối quan hệ số chuyển cấp với đường kính ta kết quả: Ok = -0,318 + 0,599 * Nk - 0,002* Nk2 + 4,971*10-6* Nk3 (4-2) Với trạng thái IV, hàm bậc lựa chọn để thể mối quan hệ (Ok-Nk) với phương trình: Ok = -0,374 + 0,388 * Nk -0,00046* Nk2 (4-3) Như vậy, khu vực Hang Kia – Pà Cò, số chuyển cấp phụ thuộc chặt chẽ vào số cỡ đường kính trạng thái IIIA trạng thái IV Phương trình mơ mối quan hệ số chuyển cấp cấp đường kính Xuân Sơn sau: Ok = 95,739 – 3,915* Dk + 0,054* Dk2 – 0,00025* Dk3 (4-5) Ngoài nghiên cứu thử nghiệm mô mối quan hệ tỉ lệ chuyển cấp cấp đường kính Tuy nhiên kết nghiên cứu cho thấy mối quan hệ có tồn hệ số tương quan R2 < 0,4 nên không thực mô mối quan hệ (phụ lục 5.3) 4.3.2.3 Mô trình chết lâm phần Kết kiểm tra cho thấy khơng tìm thấy mối liên hệ số chết, tỉ lệ chết với mật độ tiết diện ngang lâm phần Thử nghiệm nghiên cứu mối quan hệ số chết cấp đường kính (Mk-Dk) cho trạng thái IIIA3, kết quả: phương trình sử dụng để mô mối quan hệ số chết cấp đường kính cho thấy hàm tuyến tính lớp lựa chọn để mơ với phương trình sau: Mk = 0,236 + 0,126 * Nk Đối với trạng thái IV: (4-7) Mk = -0,905 + 0,182 * Nk (4-8) Kết kiểm tra, thử nghiệm tương tự khu vực Xuân Sơn cho thấy có tồn mối quan hệ Mk – Dk: Hàm nghịch đảo phù hợp để mô tả mối quan hệ số chết theo cấp đường kính: Mk = -2,279 + 153,338/Dk (4-11) 4.4 Đề xuất ứng dụng kết nghiên cứu 4.4.1 Mô động thái cấu trúc rừng phần mềm MM&S Số liệu thu thập năm 2007 – 2018 OTC HB06 KBTTN Hang Kia – Pà Cò sử dụng để mơ hình hóa mơ Để tiến hành mô động thái cấu trúc rừng, trước hết ta cần nhận diện yếu tố hệ thống Hình 4.1: Sơ đồ mơ động thái cấu trúc rừng Sử dụng phương trình tương quan yếu tố tìm phần trước, cụ thể sau: Quá trình tái sinh bổ sung: R = 0,135*N0 (4-12) Số chuyển cấp cấp đường kính (Ok - Nk): Ok = -0,374 + 0,388 * Nk -0,00046* Nk2 Số chết cấp kính mô hàm: Mk = -0,905 + 0,182 * Nk Sau có phương trình này, ta tiến hành nạp yếu tố mơ hình vào sơ đồ mơ Sau hồn thiện sơ đồ mơ ta xuất mơ hình tệp văn Kết chạy mơ hình phản ánh động thái hệ thống thấy xu hướng biến đổi yếu tố qua thời gian, từ có nhìn khái qt động thái hệ thống Số liệu nghiên cứu thu thập theo giai đoạn 11 năm, bước thời gian tương ứng với biến đổi rừng 11 năm Để thấy rõ quy luật biến động này, ta tiến hành vẽ đồ thị để thấy quy luật cách khái quát Tóm lại, việc sử dụng phần mềm MM&S, ta chạy mơ hình cách nhanh chóng thấy thay đổi cấp nhân tố theo thời gian (ở biến đổi cấp đường kính theo thời gian) Tuy nhiên, để thấy biến động tổng thể cấp nhân tố theo thời gian (sự biến động tất cấp đường kính qua thời kỳ) ta cần lưu lại bảng tính dạng tệp văn tệp excel Trên sở vẽ biểu đồ biến động tất cấp nhân tố theo thời kỳ Mặt khác, sử dụng phần mềm MM&S yêu cầu cần có hiểu biết hệ thống, biến hệ thống thao tác phần mềm Để đơn giản hóa việc mơ động thái cấu trúc, sử dụng phương pháp tính thủ cơng cách sử dụng phương trình tương quan nhân tố điều tra phát hỗ trợ phần mềm Microsoft Excel trình bày chi tiết 4.4.2 Sử dụng phương trình xác định để mơ động thái cấu trúc lâm phần Mơ hình tỷ lệ chết xây dựng sở số liệu quan sát từ ô định vị định kỹ định mô hàm tổng qt là: M=f(G,N) Mơ hình tái sinh bổ sung mô với hàm tổng quát R=f(G,N) Q trình chuyển cấp đường kính thay đổi cấu trúc rừng tính theo cơng thức (2-11): Nk,t+1 = Nk,t + Rk – Ok – Mk Thử nghiệm tính tốn q trình động thái cho trạng thái IV Hang Kia – Pà Cị Các phương trình sử dụng để tính tốn sau: - Q trình tái sinh bổ sung: 13,5%*N0 (trạng thái IV) - Số chuyển cấp xác định công thức: Ok = -0,374 + 0,388 * Nk -0,00046* Nk2 - Số chết xác định công thức: Mk = -0,905 + 0,182 * Nk Mơ hình mơ động thái rừng thực hiên bảng tính Excel cho trạng thái IV khu vực Hang Kia – Pà Cị có cấu trúc Bảng 4.23 15 Đến D1.3(TB) Ok Mk J 2018 2029 2040 12 13 14 11 1,53 1,59 1,66 125 129 135 1,98 2,00 1,97 82 83 82 2,25 2,31 2,46 57 58 62 2,61 2,89 3,32 44 49 56 21 18 15 18 24 15 17 17 12 10 2,78 2,75 2,24 2,34 1,99 1,77 2,19 2,49 3,40 2,69 3,08 3,01 2,56 2,16 1,30 Trạng thái cấu trúc G (m2/ha) 33 33 16 2040 52,5 55 50 10 47,5 50 45 2029 42,5 45 40 K I Cấp kính (cm) 37,5 40 35 H 27 10 32,5 35 30 G 2018 20 27,5 30 25 F 10 22 22,5 25 20 E Trạng thái cấu trúc N (cây/ha) 14 28 17,5 20 15 D 24 44 12,5 10 C Từ B A 1,88 1,51 1,56 6 57,5 60 55 L 2,03 2,45 3,37 11 62,5 65 60 M 2,48 2,45 1,43 7 67,5 70 65 N 2,28 1,90 2,06 5 72,5 75 70 O 3,93 3,47 2,83 77,5 80 75 P Bảng 4.23: Dự đoán cấu trúc lâm phần trạng thái IV tương lai Hang Kia – Pà Cò 33,53 33,04 32,39 440 448 457 Tổng Q 4.5 Đề xuất số giải pháp quản lý rừng 4.5.1 Đề xuất mẫu định hướng Luận án chọn ba mẫu định hướng N/D1.3 cho lâm phần nghiên cứu tương ứng với trạng thái Các tiêu chí để lựa chọn, đề xuất mẫu định hướng bao gồm: Tổ thành loài đa dạng, gồm loài địa chiếm ưu Tổng tiết diện ngang trữ lượng cao Có phân bố N/D theo phân bố giảm, mô tốt phân bố khoảng cách Đặc trưng lâm phần mẫu mang tính phổ biến Các mẫu định hướng sở cho việc áp dụng biện pháp kỹ thuật lâm sinh q trình chăm sóc, ni dưỡng rừng 4.5.2 Đề xuất số biện pháp quản lý rừng khu vực nghiên cứu Trên sở kết nghiên cứu, đề tài đề xuất số biện pháp quản lý rừng sau: - Giải pháp kỹ thuật điều tiết cấu trúc: Là giải pháp kỹ thuật tác động nhằm dẫn dắt rừng đạt cấu trúc rừng định hướng + Đối với lâm phần đạt ngưỡng mong muốn, cần trì trạng thái ổn định, cần tiến hành khoanh nuôi bảo vệ rừng Tránh tác động xấu tới rừng + Đối với khu vực rừng chưa đạt tới trạng thái bền vững cần phải khoanh nuôi xúc tiến tái sinh kết hợp với trồng bổ sung, khoanh nuôi bảo vệ Bổ sung cấp đường kính cịn thiếu lâm phần Với trạng thái rừng khác biện pháp kỹ thuật lâm sinh áp dụng cần phù hợp với đặc trưng trạng thái rừng Trên sở nghiên cứu đề tài đề xuất số biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho đối tượng rừng cụ thể KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1.1 Về đặc điểm cấu trúc rừng Số loài khu vực nghiên cứu biến động từ 56 đến 106 loài Số loài chiếm ưu rõ rệt ô tiêu chuẩn từ - lồi Tổ thành thực vật có khác biệt đáng kể ô khu vực nghiên cứu Phân bố N/D1.3 có dạng giảm Số lớn tập trung cấp đường kính thứ cấp đường kính thứ hai Đường kính trung bình Hang Kia - Pà Cò thấp Tại Xuân Sơn Hàm khoảng cách phù hợp để mô tả phân bố số theo cấp đường kính Phân bố N/Hvn có dạng đường cong nhiều đỉnh, khơng đồng ô nghiên cứu Cả ba hàm phân bố không phù hợp để mô tả phân bố N/Hvn Hang Kia - Pà Cị Hàm Weilbul thích hợp để mô tả phân bố khu vực Xuân Sơn 1.2 Về động thái cấu trúc rừng Có thay đổi tổ thành loài khu vực nghiên cứu Có khác biệt động thái tổ thành Hang Kia - Pà Cò so với khu vực Xuân Sơn Tại Xuân Sơn xuất thêm 01 lồi cơng thức tổ thành lồi chiếm ưu Tại Hang Kia – Pà Cị có thay lồi chiếm ưu cơng thức tổ thành rừng Biến động số theo cấp đường kính OTC có chênh lệch khơng đáng kể, có tập trung số lớn cấp đường kính từ 10 cm đến 20 cm Tỉ lệ chết tự nhiên cao cấp đường kính nhỏ 1.3 Về động thái tái sinh bổ sung, chuyển cấp tỉ lệ chết: số chết khu vực Hang Kia – Pà Cò 222 cây, bình quân năm chết 20 toàn khu vực nghiên cứu (khoảng cây/ha/năm) Tỉ lệ chết tương ứng khoảng 9,7% Tại khu vực VQG Xuân Sơn, số chết 90 cây, bình quân 2,7 cây/ha/năm Tỉ lệ chết tương ứng khoảng 7,5% Tỉ lệ tái sinh bổ sung Hang Kia – Pà Cò khoảng 15,5% (tương đương 1,4%/năm) Xuân Sơn 12% (tương đương 1,1%/năm) Tỉ lệ chuyển cấp có khác biệt cỡ đường kính đối tượng OTC khác Chưa tìm thấy tồn mối quan hệ số tái sinh bổ sung nhân tố khác Tồn mối quan hệ số chuyển cấp, số chết cấp đường kính, số cấp đường kính Các phương trình phù hợp để mơ động thái: - Trạng thái IIIA3: Ok = -0,318 + 0,599 * Nk - 0,002* Nk2 + 4,971*10-6* Nk3 Mk = 0,236 + 0,126 * Nk - Trạng thái IV: Ok = -0,374 + 0,388 * Nk -0,00046* Nk2 Mk = -0,905 + 0,182 * Nk - Trạng thái IIIB: Ok = 95,739 – 3,915* Dk + 0,054* Dk2 – 0,00025* Dk3 Mk = -2,279 + 153,338/Dk 1.4 Đề xuất ứng dụng kết nghiên cứu Sử dụng phần mềm MM&S phương trình tìm để mô động thái cấu trúc rừng 1.5 Đề xuất số biện pháp quản lý rừng Nghiên cứu động thái cấu trúc làm sở đề xuất biện pháp tác động nhằm mục đích dẫn dắt rừng theo mẫu định hướng Căn vào tiêu động thái thực tế, vào phương trình tương quan tìm ra, dự đốn kết cấu lâm phần tương lai, phục vụ cho công tác quản lý bền vững tài nguyên rừng Trên sở đề xuất số giải pháp quản lý rừng theo hướng bền vững Tồn - Chưa thực nghiên cứu tương tự nhiều địa điểm khác - Nghiên cứu OTCĐV với thời gian 11 năm nên quy luật động thái chưa thể rõ ràng Kiến nghị - Tiếp tục theo dõi OTC định vị năm để nhận định xác kết q trình động thái - Tiếp tục nghiên cứu bổ sung vấn đề địa điểm khác, nơi có hệ sinh thái đặc thù để nắm vấn đề cách tồn diện NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI CỦA LUẬN ÁN Đã xác định đặc điểm động thái, cấu trúc tầng gỗ quần xã thực vật rừng Khu Bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò Vườn Quốc gia Xuân Sơn Đã xác định số phương trình tốn học mơ động thái cấu trúc tầng gỗ dự đoán cấu trúc rừng tương lai Đã xác định thay đổi lớp tái sinh, số lượng chết số lượng bổ sung vào tầng gỗ quần xã thực vật Khu Bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò Vườn Quốc gia Xuân Sơn DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Nguyễn Tiến Dũng, “Một số đặc điểm động thái cấu trúc rừng tự nhiên Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cị”, Tạp chí khoa học Lâm nghiệp, Viện Khoa học Lâm nghiệp, 2013, số 04/2013 Nguyễn Tiến Dũng, “Mơ số q trình động thái cấu trúc rừng tự nhiên Vườn quốc gia Xuân Sơn – Phú Thọ”, Tạp chí Nơng nghiệp phát triển nông thôn, 2014, Số 05/2014 (236) Nguyễn Tiến Dũng, Trần Văn Con, “Một số đặc điểm cấu trúc rừng tính đa dạng thực vật khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cị”, Tạp chí Nơng nghiệp phát triển nông thôn, 2014, Số 06/2014 (237) Nguyen Tien Dung, “Visualization and simulation of structural dynamics of natural broad-leaved evergreen forest at Xuan Son national park”, Academia Journal of Biology, 2018, Vol 40, No (2018) Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Văn Sinh, Trần Văn Con, “Mô động thái cấu trúc rừng tự nhiên Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò”, Tạp chí Nơng nghiệp phát triển nơng thơn, 2019, Số 15/2019 (366) ... trên, đề tài: ? ?Nghiên cứu động thái cấu trúc hệ sinh thái rừng rộng thường xanh Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia - Pà Cò Vườn Quốc gia Xuân Sơn" thực Mục tiêu nghiên cứu luận án - Mục tiêu chung:... rừng Khu bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò khu vực Vườn Quốc gia Xuân Sơn Đề xuất số giải pháp quản lý rừng theo hướng bền vững Các nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng. .. gỗ quần xã thực vật rừng Khu Bảo tồn thiên nhiên Hang Kia – Pà Cò Vườn Quốc gia Xuân Sơn Đã xác định số phương trình tốn học mơ động thái cấu trúc tầng gỗ dự đoán cấu trúc rừng tương lai Đã xác