2.3.5. Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới khả năng tái sinh tự nhiên
2.3.5.1. Ảnh hưởng của hoàn cảnh đến khả năng tái sinh dưới tán rừng
- Tổ thành tầng cây cao và tổ thành tái sinh dưới tán;
- Ảnh hưởng của hoàn cảnh tới mật độ loài tái sinh chủ yếu; - Ảnh hưởng của hoàn cảnh tới chiều cao loài tái sinh chủ yếu; - Ảnh hưởng của hoàn cảnh tới đường kính gốc loài tái sinh chủ yếu;
2.3.5.2. Ảnh hưởng của hoàn cảnh đến khả năng tái sinh trong các lỗ trống
- Tổ thành tầng cây cao và tổ thành cây tái sinh lỗ trống; - Diện tích lỗ trống và đặc điểm chung của lớp cây tái sinh; - Ảnh hưởng của hoàn cảnh tới mật độ loài tái sinh chủ yếu; - Ảnh hưởng của hoàn cảnh tới chiều cao loài tái sinh chủ yếu; - Ảnh hưởng của hoàn cảnh tới đường kính gốc loài tái sinh chủ yếu.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Quan điểm và phương pháp luận
- Tái sinh tự nhiên là qúa trình phục hồi lại thành phần cơ bản của rừng theo các quy luật tự nhiên, về cơ bản không có sự tác động của con người. Dưới tác động khác nhau của các nhân tố hoàn cảnh các quy luật này sẽ diễn ra theo các chiều hướng khác nhau. Trong một phạm vi giới hạn, bên cạnh sự tác động giống nhau của các nhân tố có tính ổn định trong khoảng thời gian dài như khí hậu, đất đai,...thì các nhân tố tiểu hoàn cảnh như cấu trúc tầng cây cao, độ tàn che, đặc điểm cây bụi thảm tươi sẽ chi phối quá trình tái sinh của tầng cây gỗ dưới tán rừng. Vì vậy, việc sử dụng các ô nghiên cứu có kích thước giới hạn đảm bảo các nhân tố tiểu hoàn cảnh tương đối đồng nhất có ý nghĩa rất quan trọng khi lượng hóa mức độ ảnh hưởng của các nhân tố tiểu hoàn cảnh tới đặc điểm của quá trình tái sinh.
- Lỗ trống ở trong các trạng thái rừng được lựa chọn nghiên cứu là khoảng trống trong rừng có diện tích ước tính ≥ 25m2; đa số các cây gỗ trong lỗ trống có chiều cao ước tính nhỏ hơn 5m hoặc chiều cao trung bình ≤ 50% chiều cao của tầng cây cao xung quanh.
- Ánh sáng luôn được đánh giá là nhân tố gây nên sự thay đổi của tiểu hoàn cảnh từ đó ảnh hưởng đến khả năng tái sinh của cây rừng. Tuy nhiên, đây là nhân tố biến động rất mạnh theo không gian, thời gian và đòi hỏi phải theo dõi trong thời gian dài. Trong giới hạn thời gian nghiên cứu của đề tài này, độ tàn che của tán rừng và kích thước lỗ trống được lựa chọn thay thế khi đánh giá ảnh hưởng của ánh
sáng tới quá trình tái sinh ở dưới tán và lỗ trống bởi chúng đều có quan hệ chặt chẽ với nhân tố này.
- Để có thể tham gia vào tầng cây cao (với tái sinh dưới tán rừng) và tham gia tạo lập tầng cây cao (với tái sinh trong các lỗ trống) cây tái sinh phải trải qua 2 giai đoạn chính bao gồm giai đoạn cây mạ và giai đoạn cây con. Ở mỗi giai đoạn sinh trưởng, mỗi cá thể cây tái sinh chịu ảnh của rất nhiều các nhân tố hoàn cảnh như tầng cây cao (tán rừng, xung quanh lỗ trống); cây bụi, thảm tươi; điều kiện địa hình, thổ nhưỡng...Như vậy, ở các điều kiện hoàn cảnh khác nhau sản phẩm của quá trình tái sinh tự nhiên cũng khác nhau. Chính vì vậy, quan điểm sinh thái cá thể về mối quan hệ giữa cá thể với cá thể, giữa cá thể với quần xã cũng như quan điểm hệ sinh thái về mối quan hệ giữa cá thể và quần thể với môi trường sẽ được vận dụng một cách triệt để nhằm xác định được nhóm nhân tố ảnh hưởng và nhân tố ảnh hưởng có tính chất chủ đạo đến tái sinh tự nhiên trong rừng mưa. Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp điều khiển quá trình tái sinh của các QXTV rừng theo hướng quản lý và sử dụng bền vững.
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu
2.4.2.1. Phương pháp kế thừa
- Chọn lọc, bổ sung các tài liệu của khu vực nghiên cứu về điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế, các loại bản đồ chuyên dùng.
- Các phương pháp và kết quả nghiên cứu có liên quan đến lĩnh vực của đề tài như nghiên cứu về tái sinh tự nhiên dưới tán các trạng thái rừng, tái sinh ở các lỗ trong trong rừng cũng như phương pháp đánh giá các nhân tố ảnh hưởng tới tái sinh rừng.
2.4.2.2. Phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp (a). Điều tra sơ thám
Tiến hành sơ thám toàn bộ khu vực nghiên cứu để nắm được thông tin khái quát về phân bố và đặc điểm của các trạng thái rừng bao gồm: loài cây cao, cây bụi
thảm tươi, đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng,...làm cơ sở cho việc lựa chọn các vị trí điển hình để lập các ô tiêu chuẩn nghiên cứu tái sinh dưới tán cũng như xác định các tuyến trong nghiên cứu tái sinh ở lỗ trống.
(b). Nghiên cứu tái sinh dưới tán
* Điều tra tầng cây cao
Trên mỗi trạng thái rừng nghiên cứu, đề tài tiến hành lập 01 ô tiêu chuẩn (ÔTC) tại vị trí điển hình có diện tích 10.000m2 (100m x 100m) và sử dụng cọc gỗ để phân chia thành 25 ô thứ cấp có diện tích 400m2/ô (20m x 20m). Sau đó lựa chọn ngẫu nhiên 13 trong tổng số 25 ô thứ cấp nói trên để tiến hành thu thập các thông tin chi tiết. Trong trường hợp ô được lựa chọn có lỗ trống lớn hơn 25m2, ô kê tiếp theo hướng di chuyển sẽ được lựa chọn thay thế.
Các thông tin thu thập trong mỗi ô thứ cấp bao gồm:
- Thông tin chung: độ cao so với mặt nước biển, độ dốc, hướng phơi...
- Xác định tên cây: tên cây được xác định là tên phổ thông hoặc tên địa phương (khi không xác định được tên phổ thông). Trong trường hợp không xác định được ngoài thực địa, tiến hành lấy tiêu bản (lá, hoa, quả hoặc vỏ cây) để tiến hành giám định loài tại phòng tiêu bản cây rừng VQG Bạch Mã.
- Đường kính thân cây tại vị trí cao 1,3m so với bề mặt đất (D1.3) của tất cả cây gỗ có D1.3 ≥ 6 cm được xác định bằng thước đo vanh với độ chính xác đến mm.
- Chiều cao vút ngọn (Hvn) và chiều cao dưới cành (Hdc) của cây rừng được xác định bằng thước đo cao điện tử Vertex III với độ chính xác đến dm.
- Đường kính tán (Dt) được xác định bằng giá trị trung bình của hình chiếu vuông góc do tán cây chiếu xuống mặt đất theo 2 chiều Đông Tây- Nam Bắc với độ chính xác đến dm.
- Độ tàn che và chỉ số tán lá (LAI) của tầng cây cao được xác định bằng phương pháp gián tiếp thông qua ảnh chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số đề xuất bởi Jonckheere và cộng sự (2004) và đã được các nhà khoa học như Staelens và cộng sự (2006); MacFarlane và cộng sự (2007) áp dụng trong nghiên cứu của mình (dẫn theo Phạm Quốc Hùng, 2008) [60]. Theo đó, 02 ảnh tán lá được chụp tại 3 điểm ngẫu nhiên trong ô dạng bản 400m2 bằng máy ảnh kỹ thuật số Canon 450D 12,1 mega pixels đặt cố định cách mặt đất 1m. Các ảnh chụp có cùng tiêu cự (f) = 4,5, tốc độ chụp 1/100 giây, ISO = 800, độ phân giải 1024 x 768. LAI của toàn ô dạng bản là giá trị trung bình của LAI thu được từ phân tích 2 bức ảnh.
* Điều tra tái sinh tự nhiên dưới tán rừng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trên mỗi ô thứ cấp nghiên cứu, đề tài tiến hành lập 01 ô thứ cấp diện tích 25m2 (5m x 5m) tại vị trí trung tâm của ô dạng bản để điều tra cây tái sinh. Các thông tin về lớp cây tái sinh cần thu thập bao gồm: (1) tên loài cây, (2) chiều cao vút ngọn, (3) đường kính gốc, (4) chất lượng sinh trưởng và (4) nguồn gốc tái sinh. Trong đó:
- Tên loài cây được xác định bằng phương pháp nhận biết trực tiếp, trường hợp không xác định được sẽ tiến hành lấy tiêu bản để giám định tại phòng tiêu bản thực vật VQG Bạch Mã.
- Chiều cao vút ngọn (Hvn) được xác định bằng sào khắc vạch có độ chính xác đến dm.
- Đường kính gốc (Doo) được xác định bằng thước kẹp Palme điện tử có độ chính xác lên đến mm.
- Chất lượng sinh trưởng của cây tái sinh được phân thành 3 cấp (tốt, trung bình, xấu) và nguồn gốc cây tái sinh được phân thành 2 nhóm (tái sinh hạt và tái sinh chồi).
* Điều tra cây bụi, thảm tươi
Cây bụi thảm tươi là nhân tố có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tái sinh tự nhiên của cây rừng thông qua khả năng hỗ trợ (che bóng, giữ ẩm cho đất...) cũng như khả năng cạnh tranh trực tiếp của chúng.
Để đánh giá được mức độ ảnh hưởng của lớp thảm thực vật này đến khả năng tái sinh tự nhiên dưới tán của các QXTVR. Đặc điểm của cây bụi thảm tươi bao gồm loài cây chủ yếu, chiều cao và độ che phủ bình quân được xác định trên cho từng ô thứ cấp 25m2 được sử dụng để điều tra cây tái sinh.
Kết quả đo đếm được ghi vào mẫu biểu có sẵn (phụ biểu 4.3 phần phụ lục). (b). Nghiên cứu tái sinh tự nhiên trong các lỗ trống
- Điều tra theo tuyến và lựa chọn lỗ trống nghiên cứu: trên mỗi trạng thái nghiên cứu, tiến hành điều tra theo 03 tuyến đã được xác định trên bản đồ trong quá trình sơ thám.
Theo từng tuyến, các lỗ trống tự nhiên đạt được 4 tiêu chí: (i) có diện tích ước tính ≥ 25m2; (ii) đa số các cây gỗ trong lỗ trống có chiều cao ước tính nhỏ hơn 5m hoặc chiều cao trung bình ≤ 50% chiều cao của tầng cây cao xung quanh; (iii) nằm trên tuyến và cách tuyến khảo sát nhỏ hơn 15m về 2 phía và (iv) cách lỗ trống được lựa chọn trước đó tối thiểu 50m để đảm bảo không trùng lặp khi đo cây cao xung quanh lỗ trống, đã được lựa chọn và đánh dấu vị trí trên bản đồ hiện trạng rừng có sự hỗ trợ của máy định vị vệ tinh GPS để tiến hành điều tra chi tiết. Căn cứ kết quả thống kê, tổng chiều dài các tuyến đã khảo sát để lựa chọn được 60 lỗ trống trong 3 trạng thái nghiên cứu là 6.315m.
- Xác định lịch sử hình thành lỗ trống: căn cứ vào hiện trạng của từng lỗ trống lịch sử hình thành của chúng được xác định và phân thành 3 nhóm: (i) hình thành do cây đổ gẫy, chết do chặt và bão, (ii) hình thành do cây chết tự nhiên, và (iii) không xác định được nguyên nhân. Căn cứ để phân loại giữa nhóm 1 và nhóm
2 chủ yếu dựa vào gốc cây còn sót lại ngoài hiện trường. Với nhóm 1: có thể bắt gặp gốc còn tươi hoặc khô mục, có dấu hiệu của đổ gãy hoặc cưa, chặt. Trong khi nhóm 2: gốc cây thường bị khô, mục, không có dấu hiệu của cưa chặt.
- Xác định diện tích lỗ trống: đề tài đã cải biến phương pháp của Jans và cộng sự (1993) [61] ; Naaf và Wulf (2007) [72] để xác định diện tích các lỗ trống được lựa chọn. Theo đó, công việc xác định diện tích gồm 3 bước: (i) bước 1: từ 1 vị trí trung tâm lỗ trống, sử dụng La bàn để xác định 8 điểm thuộc mép lỗ trống nằm trên góc phương vị 0o, 45o, 90o, 135o, 180o, 225o, 270o và 315o. Đánh dấu vị trí các điểm bằng cọc gỗ để thuận tiện cho công việc đo đếm tiếp theo; (ii) bước 2: sử dụng thước Vertex III để xác định khoảng cách giữa 8 điểm nằm trên mép lỗ trống và (iii)
bước 3: đo khoảng cách vuông góc từ vị trí trung tâm lỗ trống tới đoạn thẳng nối các điểm “phương vị” trên. Diện tích của lỗ trống sau đó được xác định là tổng diện tích của 8 hình tam giác có đỉnh chung nằm ở tâm lỗ trống và các đỉnh tương ứng với 8 điểm thuộc mép lỗ trống.
Kết quả đo đếm được ghi vào mẫu biểu có sẵn (phục biểu 4.4 phần phụ lục)
- Thiết lập ô dạng bản điều tra tái sinh:
Trong mỗi lỗ trống, đề tài đã tiến hành lập 01 ô dạng bản có diện tích 25m2 (5mx5m) ở vị trí trung tâm của ô để điều tra tất cả cây tái sinh có chiều cao ≥ 0,2m.
- Điều tra chi tiết trong các lỗ trống: sử dụng các phương pháp điều tra lâm học thông thường để thu thập các thông tin trong từng lỗ trống được lựa chọn, bao gồm:
+ Tên loài cây, chiều cao vút ngọn, đường kính gốc, chất lượng sinh trưởng và nguồn gốc của tất cả cây tái sinh trong ô dạng bản 25m2. Kết quả đo đếm được ghi vào mẫu biểu có sẵn (phục biểu 4.2 phần phụ lục).
+ Độ che phủ và chiều cao trung bình của cây bụi, thảm tươi được xác định cho từng ô dạng bản 25m2. Kết quả đo đếm được ghi vào mẫu biểu có sẵn (phục biểu 4.3 phần phụ lục).
- Điều tra tầng cây cao xung quanh lỗ trống:
Tái sinh tự nhiên trong các lỗ trống chịu ảnh hưởng trực tiếp của lớp cây cao xung quanh thông qua việc cung cấp hạt giống, khả năng phát tán của hạt và mức độ ảnh hưởng của chúng đến các nhân tố tiểu hoàn cảnh trong các lỗ trống. Vì vậy, với từng lỗ trống được lựa chọn đề tài tiến hành xác định tên cây, chất lượng sinh trưởng và đo đếm toàn bộ cây có D1.3 ≥ 6cm nằm xung quanh lỗ trống trên giải rừng có 8 cạnh bên trong được thiết lập bởi 8 “điểm phương vị” và 8 cạnh bên ngoài được thiết lập bởi 8 điểm nằm cách 8 “điểm phương vị” này 10m. Các chỉ tiêu được thu thập bao gồm: loài cây, Hvn, Hdc, Dt, D1.3. Kết quả điều tra được ghi vào các mẫu biểu có sẵn (phụ biểu 4.5 phần phụ lục).
2.4.2.3. Phương pháp xử lý số liệu (a). Tầng cây cao
* Xác định tổ thành tầng cây cao
Tổ thành tầng cây cao được xác định căn cứ vào chỉ số độ quan trọng (IVI) của từng loài cây trong quần xã thực vật theo phương pháp của Bruce và James (2002) [51] căn cứ vào số cây, tiết diện ngang và tần số xuất hiện của mỗi loài.
3 % % G % N % IVI i i i i F + + = Trong đó:
- IVIi% là chỉ số độ quan trọng của loài i trong quần xã thực vật rừng.
- Ni%: mật độ tương đối của loài i được tính bằng tỷ lệ % giữa số cá thể của loài i và tổng số cá thể trong quần xã.
- Gi%: tiết diện ngang tương đối được tính bằng tỷ lệ % giữa tổng tiết diện ngang của loài i và tổng tiết diện ngang của quần xã. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- F%: tần số xuất hiện tương đối của loài i được tính bằng tỷ lệ % số lần xuất hiện của loài i trong các ô dạng bản nghiên cứu.
Căn cứ vào kết quả tính toán, 10 loài có giá trị IVI% ≥ 5% sẽ được đánh giá là chiếm ưu thế và được tham gia vào công thức tổ thành.
* Xác định độ tàn che và chỉ số tán lá (LAI) tầng cây cao
Sử dụng phần mềm Can_eye_v5.0 xử lý ảnh kỹ thuật số để xác định độ tàn che và LAI cho từng ô dạng bản theo 3 bước như hình minh họa phía dưới
Bước 1: nhập ảnh Bước 2: xử lý ảnh Bước 3: xuất kết quả * Xác định diện tích lỗ trống
Diện tích lỗ trống được xác định theo công thức:
∑ = × = 8 1 2 i ai i h a S Trong đó: S là diện tích lỗ trống (m2)
ai là chiều dài cạnh thứ i của đa giác 8 cạnh (m)
hai là khoảng cách vuông góc từ tâm đa giác đến cạnh ai
(b). Cây tái sinh
* Tổ thành cây tái sinh:
Để xác định tổ thành cây tái sinh, đề tài đã tính toán theo các bước sau:
+ Bước 1: xác định số cá thể trung bình của mỗi loài cây tái sinh theo công thức
m n n m 1 i i ∑ =
= , Trong đó: n là số cá thể trung bình của 1 loài
ni là số cá thể của loài thứ i m là tổng số loài
Khi đó, tối đa 9 loài có số cá thể ≥ số cá thể trung bình của 1 loài (n) nói trên được tham gia vào tổ thành cây tái sinh.