của thực vật rừng
Đặc điểm sinh thỏi khớ hậu của loài là đặc điểm về mối quan hệ của sinh trưởng phỏt triển của thực vật với điều kiện khớ hậu. đặc điểm sinh thỏi khớ hậu thường của loài thường được mụ tả bằng những giới hạn trờn, giới hạn dưới và giỏt trị tối thớch của cỏc chỉ tiờu khớ hậu với sinh trưởng và phỏt triển của loài. Trong điều kiện nghiờn cứu phỏt triển thỡ đặc điểm sinh thỏi khớ hậu của loài cú thể được mụ tả bằng những biểu thức toỏn học phản ảnh liờn hệ định lượng của sinh trưởng, phỏt triển của loài với cỏc chỉ tiờu khớ hậu.
3.4.1. phương phỏp phõn tớch khu phõn bố
Trong khu phõn bố của một loài thực vật thường cú sự phõn húa nhất định của điều kiện khớ tượng. phự hợp với nú là sự khỏc biệt của cỏc hiện tượng thực vật. phõn tớch mối liờn hệ của điều kiện khớ tượng với hiện tượng ở thực vật sẽ cho những kết luận về ảnh hưởng của điều kiện khớ tượng đến loài và yờu cầu sinh thỏi của loài. Theo phương phỏp này, điều kiện khớ tượng ở trung tõm khu
phõn bố thường được coi là điều kiện khớ tượng tối thớch của loài, giới hạn biến động của điều kiện khớ tượng trong khu phõn bố là giới hạn chịu đựng hay biờn độ sinh thỏi loài.
Phương phỏp phõn tớch khu phõn bố được ỏp dụng rộng rói trong lõm nghiệp. Nú cú thể sử dụng cho cả những đối tượng cú tuổi thọ dài, kớnh thước lớn như cõy rừng trong điều kiện tự nhiờn. Khu phõn bố của loài cõy càng rộng, mạng lưới quan trắc khớ tượng càng dày đặc, kết quả phõn tớch càng chớnh xỏc.
Trong hoàn cảnh lõm nghiệp nước ta, phương phỏp này cũng gặp những khú khăn nhất định:
+ mạng lưới quan trắc khớ tượng ở miền nỳi thường thưa thớt, trong khi đú quy luật phõn húa khớ hậu lại phức tạp hơn ở cỏc vựng đồng bằng. Vỡ vậy, chớnh xỏc húa điều kiện khớ tượng cho từng địa điểm của khu phõn bố là việc làm rất khú khăn.
+ Ảnh hưởng của điều kiện khớ tượng đến thực vật bị nhiễu bởi nhiều nhõn tố như đất đai, địa hỡnh, sõu bệnh hại, điều kiện canh tỏc v.v... mặt khỏc những nhõn tố giới hạn phõn bố của thực vật trong nhiều trường hợp khụng phải là nhõn tố khớ hậu.
+ việc xỏc định ranh giới khu phõn bố loài trong tự nhiờn là phức tạp, đũi hỏi điều tra tốn nhiều cụng sức.
3.4.2. phương phỏp phõn tớch thống kờ toỏn học
* phương phỏp quan trắc song song
Theo phương phỏp này người ta tiến hành quan trắc đồng thời sự diễn biến của cỏc yếu tố khớ tượng và cỏc hiện tượng ở thực vật. phõn tớch liờn hệ giữa dóy biến động của điều kiện khớ tượng thủy văn với dóy biến động cỏc hiện tượng ở thực vật sẽ làm sỏng tỏ được cỏc quy luật tỏc động qua lại giữa chỳng.
Cỏc yếu tố khớ tượng cú ảnh hưởng rừ rệt đến thực vật là nhiệt độ khụng khớ, độ ẩm khụng khớ, độ ẩm đất, lượng mưa, ỏnh sỏng, nồng độ CO2, nồng độ khớ độc, cường độ điện trường, cường độ từ trường, hoạt động mặt trời v.v... Cỏc hiện tượng ở thực vật bao gồm: những biến đổi về kớch thứơc (đường kớnh, chiều cao, thể tớch, kớch thước rễ, thõn, lỏ, tỷ lệ kớch thước giữa cỏc bộ phận cơ thể v.v.), những biến đổi về hỡnh thỏi (hỡnh dạng lỏ, chồi, lụng phủ, gai, vỏ, tỏn, mật độ lỏ v.v.), về giải phẫu (nhựa, hàm luợng carbon phúng xạ, tỷ lệ gỗ, hệ số phản xạ, bề rộng vũng năm, tỷ lệ gỗ muộn v.v...), về sinh lý (tốc độ phõn chia tế bào, tốc độ vận chuyển nhựa, cường độ quang hợp, cường độ hụ hấp, cường độ thoỏt hơi nước v.v...), về sự phỏt triển (nẩy chổi, ra lỏ, ra hoa, quả chớn, phỏt tỏn hạt, v.v...). Như vậy, những hiện tượng ở thực vật bao gồm toàn bộ những biến đổi hỡnh thỏi bờn ngoài và cấu trỳc bờn trong, cũng như cỏc quỏ trỡnh sinh lý, sinh húa, sinh trưởng, phỏt triển v.v...
Phương phỏp quan trắc song song ỏp dụng tốt cho cỏc đối tượng nghiờn cứu cú kớch thước nhỏ, đời sống ngắn. Cũng cú thể ỏp dụng để nghiờn cứu một giai đoạn phỏt triển nào đú của thực vật. Kớnh thước đối tượng nghiờn cứu lớn sẽ gõy khú khăn khi bố trớ theo dừi cỏc biến đổi của điều kiện khớ tượng và hiện tượng thực vật. Khi đời sống của đối tượng dài sẽ khú khăn trong tổ chức theo dừi những biến đổi của điều kiện khớ tượng cũng như hiện tượng ở thực vật.
Trong lõm nghiệp, phương phỏp quan trắc song song cú thể ỏp dụng để nghiờn cứu ảnh hưởng của điều kiện khớ tượng đến cỏc hiện tượng cõy con trong giai đoạn vườn ươm, cỏc tập tớnh sinh học của cụn trựng, phỏt triển nấm bệnh v.v....
* phương phỏp gieo trồng định kỳ
Theo phương phỏp này ngừơi ta gieo hạt thành nhiều đợt cỏch nhau những khoảng thời gian nhất định. Trong cỏc khoảng thời gian ấy, điều kiện khớ tượng khụng giống nhau sẽ làm cho diễn biến cỏc hiện tượng ở thực vật khỏc nhau. phõn tớch diễn biến của điều kiện khớ tuợng và cỏc hiện tượng ở thực vật trong cỏc đợt gieo sẽ cho kết luận về ảnh hưởng qua lại giữa chỳng.
Giống như phương phỏp quan trắc song song, phương phỏp này thường chỉ ỏp dụng cho cỏc đối tượng cú đời sống ngắn hoặc để nghiờn cứu sự phỏt triển của thực vật ở giai đoạn vườn ươm, vườn thớ nghiệm v.v...
* phương phỏp gieo trồng theo vựng địa lý
Theo phương phỏp này người ta trồng 1 loài cõy ở nhiều vựng địa lý khỏc nhau. Mỗi vựng cú điều kiện khớ tượng đặc thự, do đú diễn biến của cỏc hiện tượng thực vật khụng giống nhau. phõn tớch những khỏc biệt về điều kiện khớ tượng và hiện tượng của thực vật sẽ làm sỏng tỏ được quan hệ của thực vật và điều kiện khớ tượng.
Khú khăn chủ yếu trong phương phỏp này là khụng đồng nhất được cỏc điều kiện đất cũng như những tỏc nhõn phi khớ tượng khỏc của cỏc khu vực nghiờn cứu. Vỡ vậy, kết quả phõn tớch cú thể bị nhiễu bởi nhiều yếu tố khụng tớnh trước. phương phỏp gieo trồng theo vựng địa lý cũng chỉ ỏp dụng tốt cho cỏc loài ngắn ngày.
* phương phỏp thống kờ tài liệu lịch sử
Theo số liệu thống kờ cú thể lập được cỏc chuỗi biến động về năng suất cõy trồng và điều kiện thời tiết cỏc năm. phõn tớch liờn hệ giữa cỏc chuỗi biến động cú thể làm sỏng tỏ được quan hệ của thực vật với điều kiện thời tiết, khớ hậu.
Phương phỏp này đũi hỏi phải cú số liệu thống kờ hàng năm về cỏc hiện tượng thực vật. Đồng thời phải xem xột những biến động về đất đai, về kỹ thuật canh tỏc qua cỏc năm là khụng đỏng kể.
Phương phỏp thống kờ tài liệu lịch sử cú thể ỏp dụng cho cõy ngắn ngày hay những hiện tượng vật hậu cú chu kỳ lặp lại khụng dài.
* phương phỏp nghiờn cứu trong phũng thớ nghiệm hoặc nhà khớ hậu
Theo phương phỏp này, đối tượng nghiờn cứu được gieo trồng trong phũng thớ nghiệm, hay nhà khớ hậu - nơi cú thể sử dụng cỏc phương tiện hiện đại để tạo và ổn định điều kiện khớ tượng như mong muốn. phõn tớch diễn biến của cỏc hiện tượng ở thực vật trong mối liờn quan với điều kiện khớ tượng sẽ rỳt ra được những kết luận về ảnh hưởng của điều kiện khớ tượng đến đời sống thực vật.
Trong phũng thớ nghiệm cú thể tạo được sự đồng nhất của cỏc yếu tố khụng nghiờn cứu, nờn phương phỏp này cho kết luận chớnh xỏc, nhanh chúng. Song nú đũi hỏi những kỹ thuật phức tạp, thiết bị đắt tiền hơn. phương phỏp nghiờn cứu trong phũng thớ nghiệm thường chỉ được ỏp dụng cho cỏc đối tượng nghiờn cứu cú đời sống ngắn, kớch thước nhỏ hoặc cho 1 hiện tượng vật hậu cú chu kỳ lặp lại khụng dài.
* phương phỏp phõn tớch vũng năm
Hỡnh thành vũng năm là kết quả hoạt động sống của thực vật thõn gỗ trong quỏ trỡnh đồng húa điều kiện ngoại cảnh. Bề rộng vũng năm cũng như toàn bộ cấu trỳc vật lý, húa học của nú được quyết định bởi những tỏc động qua lại giữa thực vật thõn gỗ với cỏc yếu tố mụi trường. Mọi biến động của mụi trường đều trực tiếp hoặc giỏn tiếp ảnh hưởng đến sinh trưởng và phỏt triển của thực vật. Đồng thời chỳng cũng được phản ảnh trờn biến đổi của cấu trỳc vũng năm, và của thực vật núi chung. Nhờ đặc điểm quan trọng này mà thực vật thõn gỗ được gọi là “mỏy tự ghi” hay “ người chộp sử của tự nhiờn”.
Khi phõn tớch vũng năm cú thể nhận được nhiều thụng tin quan trọng về điều kiện tự nhiờn cũng như về ảnh hưởng qua lại giữa điều kiện tự nhiờn với cơ thể thực vật. Vỡ vậy, vũng năm được coi là một trong những tư liệu quý để nghiờn cứu sinh thỏi cõy gỗ, nghiờn cứu quy luật biến động của điều kiện tự nhiờn trong quỏ khứ, dự bỏo nú trong tương lai.
Phương phỏp phõn tớch vũng năm, về thực chất, là tổng hợp liờn hoàn cỏc biện phỏp nhằm khai thỏc tối đa lượng thụng tin chứa đựng trong vũng năm. Chỳng bao gồm từ cỏc biện phỏp lựa chọn đối tượng nghiờn cứu, chọn cõy mẫu, thu thập mẫu vũng năm, xử lý, làm thể hiện rừ vũng năm, giỏm định tuổi vũng năm, đo đạc và biểu hiện bằng số cỏc yếu tố cấu trỳc vũng năm v.v... đến xử lý cỏc dóy số liệu, phõn tớch tương quan, mụ hỡnh húa cỏc mối liờn hệ.
Trong lõm nghiệp ngày nay, phõn tớch vũng năm được xem là phương phỏp nghiờn cứu sinh thỏi cú hiệu quả. Nú khắc phục được nhiều nhược điểm của cỏc phương phỏp trước đõy. Chẳng hạn rỳt ngắn thời gian nghiờn cứu, đối tượng nghiờn cứu khụng bị tỏch ra khỏi điều kiện tự nhiờn, cú thể loại trừ được ảnh hưởng của cỏc nhõn tố phi khớ hậu, như tuổi cõy, điều kiện thổ nhưỡng và phần nào ảnh hưởng của cỏc biện phỏp kỹ thuật.
Ngày nay, xõy dựng cỏc phương phỏp phõn tớch vũng năm, mở rộng khả năng ứng dụng nú trong nghiờn cứu sinh thỏi được đưa vào chương trỡnh nghiờn
cứu khoa học mang tớnh phỏp lệnh của cỏc trường đại học, viện nghiờn cứu ở liờn xụ và nhiều nước khỏc.
Việc giải mó cỏc thụng tin chứa đựng trong vũng năm khụng đơn giản. Bởi vỡ cỏc hiện tượng trờn vũng năm khụng phản ảnh những tỏc động riờng rẽ của một hay một nhúm nhõn tố nào của điều kiện tự nhiờn, mà phản ảnh tỏc động tổng hợp của tất cả chỳng. Tớnh phức tạp trong tỏc động của cỏc yếu tố tự nhiờn đến cấu trỳc vũng năm cũn thể hiện ở chỗ một số nhõn tố tỏc động thường xuyờn, hay lặp lại cú chu kỳ, một số nhõn tố khỏc lại cú tớnh chất thời điểm, ngẫu nhiờn. Vỡ vậy, để làm sỏng tỏ mối liờn hệ phức tạp giữa cấu trỳc vũng năm với điều kiện tự nhiờn, khai thỏc một cỏch tối đa lượng thụng tin chứa đựng trờn vũng năm, cỏc nhà nghiờn cứu đó đề ra nhiều phương phỏp xử lý dóy biến động vũng năm.
Dưới đõy trỡnh bày một số phương phỏp đang được ỏp dụng rộng rói. nawaCac phương phỏp nhàm làm sỏng tỏ quy luật biến đổi của bề rộng vũng năm
*Cỏc phương phỏp này đều cố gắng loại trừ ảnh hưởng của cỏc yếu tố tự nhiờn hay tỏc động của con người để phõn tớch ảnh hưởng của tuổi đến biến đổi cấu trỳc vũng năm.
+ phương phỏp trung bỡnh định kỳ.
theo phương phỏp này dóy cỏc giỏ trị của cấu trỳc vũng năm a1, a2,.... an được cải tạo thành dóy gồm n/ m phần tử a (1m- m/ 2), a (2m- m/ 2),..., a (n- m/2). trong đú: ai = 1/m =∑+ − = 2 / 1 2 / 1 m t m t at
n là số cỏc phần tử của dóy biến động vũng năm, at là giỏ trị của cấu trỳc vũng năm thứ t,
ai là giỏ trị trung bỡnh định kỳ,
m là độ dài của cỏc thời kỳ tớnh trung bỡnh.
thực chất của phương phỏp này là chia dóy biến động vũng năm thành n/ m tổ, mỗi tổ cú m phần tử. Dóy cỏc giỏ trị trung bỡnh của cỏc tổ tạo thành dóy biến động mới của vũng năm. Trong dóy mới này tỏc động ngẫu nhiờn đó bị san bằng. Biến động của cỏc phần tử trong dóy thể hiện ảnh hưởng của tuổi.
Trong điều tra rừng, đõy chớnh là phương phỏp tớnh trung bỡnh theo tổ tuổi. œu điểm cơ bản của nú là đó san bằng, loại trừ được những biến động ngẫu nhiờn trong dóy biến động vũng năm. Căn cứ vào tuổi cõy người ta lấy những giỏ trị khỏc nhau của m. Với cõy tuổi thọ nhiều chục năm thỡ m = 10, với cõy mọc nhanh cú tuổi thọ một vài chục năm thỡ m = 5 hoặc = 3.
Phương phỏp này khụng sử dụng được cho những cõy cú tuổi thọ hoặc chu kỳ kinh doanh ngắn. Vỡ khi đú số phần tử của dóy đó cải tạo ớt, khụng đủ để xỏc định quy luật, giỏ trị của từng phần tử trong dóy đó cải tạo xấp xỉ với gớa trị bỡnh quõn chung.
Cần chỳ ý rằng khi m cú giỏ trị nhỏ thỡ khả năng san bằng cỏc tỏc động ngẫu nhiờn sẽ giảm đi. Nếu m nhỏ hơn chu kỳ của cỏc yếu tố tự nhiờn, thỡ trong dóy số đó cải tạo vẫn chứa đựng những biến động do biến đổi của điều kiện tự nhiờn gõy nờn.
- phương phỏp trung bỡnh theo tuổi
Để làm sỏng tỏ quy luật biến động theo tuổi của cỏc yếu tố cấu trỳc vũng năm, nhiều tỏc giả đề nghị sử dụng gớa trị trung bỡnh của cấu trỳc vũng năm nhưng khụng theo năm lịch mà theo tuổi cõy.
Vỡ cỏc cõy mẫu cú tuổi khỏc nhau nờn cỏc vũng năm cú cựng một tuổi được hỡnh thành vào cỏc thời điểm khỏc nhau, chịu ảnh hưởng khụng giống nhau của cỏc yếu tố ngẫu nhiờn. Khi tớnh trung bỡnh, những ảnh hưởng đú sẽ triệt tiờu lẫn nhau. Nhờ đú làm sỏng tỏ được ảnh hưởng của tuổi.
Phương phỏp này đỏi hỏi số cõy mẫu đủ lớn và phõn bố tương đối đều theo tuổi. Số lượng cõy mẫu phụ thuộc vào mức biến động của cỏc điều kiện tự nhiờn khỏc và phải được quyết định trờn cơ sở kiểm tra bằng cỏc chỉ tiờu thống kờ.
- phương phỏp trung bỡnh trượt
Ở phương phỏp này, dóy biến động vũng năm nguyờn thủy a1, a2,.... An được tạo thành dóy mới
a (m - 1) / 2 + 1, a (m - 1) / 2 + 2,..., a [n- (m - 1) / 2], trong đú: ai = 1/m +∑− − − = 2 / ) 1 ( 2 / ) 1 ( m i m i t at
m là độ dài thời kỳ tớnh trung bỡnh trượt, at là giỏ trị của cấu trỳc vũng năm năm thứ t,
ai là giỏ trị trung bỡnh trượt của cấu trỳc vũng năm năm thứ i.
Phương phỏp trung bỡnh trượt như một bộ lọc đó san bằng và dập tắt những biến động ngẫu nhiờn trong dóy biến động vũng năm đó cải tạo, phản ỏnh quy luật biến động theo tuổi.
Tuy nhiờn, khi m nhỏ hiệu lực của phương phỏp trung bỡnh trượt sẽ giảm đi. Trong dóy số đó cải tạo vẫn thể hiện ở mức độ nhất định những biến động gõy nờn bởi những nhõn tố ngẫu nhiờn hoặc những nhõn tố hoạt động cú tớnh chu kỳ.
Để tăng hiệu lực của phương phỏp trung bỡnh trượt người ta tăng giỏ trị của m. Nhưng khi m quỏ lớn sẽ làm số phần tử của dóy sau cải tạo cũn lại ớt, gõy khú khăn cho phõn tớch quy luật.
* cỏc phương phỏp nhằm làm sỏng tỏ ảnh hưởng của điều kiện khớ tượng và điều kiện tự nhiờn núi chung
Cỏc phương phỏp này đều nhằm loại trừ ảnh hưởng của cỏc tuổi, đất đai và cỏc tỏc động phi khớ hậu khỏc.
+ phương phỏp chỉ số tương đối
bản chất của phương phỏp chỉ số tương đối là ở chỗ dóy biến động vũng năm a1, a2,...., an được cải tạo thành dóy h (m-1) / 2+ 1, h (m-1) / 2+ 2,..., h n- (m-1)/2, trong đú
hi là chỉ số tương đối của cấu trỳc vũng năm năm thứ i,