Quy luật tương quan của các nhân tố điều tra cơ bản

3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN

3.3.2. Quy luật tương quan của các nhân tố điều tra cơ bản

2.3.3.2.1. Nghiên cứu quy luật tương quan giữa chiều cao thân cây với đường kính thân cây

2.3.3.2.2. Nghiên cứu quy luật quan hệ giữa đường kính tán cây với đường kính ngang ngực

2.3.3.3. Ứng dụng việc nghiên cứu 3 quy luật xác định các nhân tố điều tra cơ bản cho từng trạng thái rừng

2.3.3.4. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao

2.3.4. Nghiên cứu tái sinh rừng

2.3.4.1. Quan điểm về tái sinh rừng

2.3.4.2. Mật độ tái sinh của những loài cây gỗ tầng cây cao 2.3.4.3. Nguồn gốc, chất lượng cây tái sinh 2.3.4.3. Nguồn gốc, chất lượng cây tái sinh

2.3.4.4. Phân bố số cây tái sinh theo cấp chiều cao 2.3.4.5. Tổ thành cây tái sinh 2.3.4.5. Tổ thành cây tái sinh

2.3.5. Một số đặc điểm lâm học khác

2.3.5.1. Đánh giá sự tương đồng thành phần loài cây của các trạng thái rừng 2.3.5.2. Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học 2.3.5.2. Đánh giá chỉ số đa dạng sinh học

2.3.5.3. Xem xét thành phần dạng sống thực vật

2.3.5.4. Nghiên cứu hình thái phân bố cây rừng trên mặt đất 2.3.5.5. Mối quan hệ giữa cây tái sinh với cây mẹ

2.3.6. Một số biện pháp lâm sinh phục hồi và phát triển rừng

2.3.6.1. Căn cứ đề xuất biện pháp

2.3.6.2. Biện pháp kỹ thuật lâm sinh cho ba trạng thái rừng

2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu 2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu

2.4.1.1. Phương pháp thu thập tài liệu cơ bản

Kế thừa các tài liệu, số liệu điều tra về điều kiện tự nhiên, Kinh tế - Xã hội khu vực nghiên cứu, các tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài của các tác giả trong và ngoài nước. Nguồn tài liệu này được kế thừa tại các văn bản còn có giá trị về độ chính xác, được thu thập trên các văn bản tại các phòng chức năng như: Hạt Kiểm lâm Vân Canh, Trung tâm Quy hoạch Nông nghiệp nông thôn tỉnh Bình Định, Chi cục Thống kê của huyện Vân Canh.

Trên cơ sở tài liệu thu thập được về diện tích đất đai và bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng, tiến hành điều tra, khảo sát toàn bộ khu vực nghiên cứu. Dựa vào cấu trúc tổ thành loài cây, cấu trúc tầng thứ, mật độ, độ che phủ và kích thước cây rừng để đề xuất biện pháp kỹ thuật lâm sinh thích hợp.

Phỏng vấn người dân về sự tác động đến tài nguyên rừng, để thấy con người có ảnh hưởng đến khả năng phục hồi tái sinh rừng.

Thông qua tập quán phát nương làm rẫy...bằng các phương pháp: Phương pháp PRA, sử dụng công cụ Matrix, Lát cắt sinh thái, sơ đồ Venn, lựa chọn các loài cây mục đích cho từng loại rừng.

2.4.1.2. Phương pháp điều tra lâm học

a. Lập ô tiêu chuẩn

Với mỗi trạng thái rừng hay loại rừng, đề tài tiến hành lập 3 OTC điển hình tạm thời ở các vị trí chân đồi, sườn đồi và đỉnh đồi có diện tích 2000m2

(40m x50m) theo phương pháp điều tra lâm học…Như vậy, số ô tiêu chuẩn đề tài dự kiến cần phải lập là 9 ô tiêu chuẩn.

b. Điều tra tầng cây cao

Trong mỗi ô tiêu chuẩn, tiến hành mô tả các chỉ tiêu như vị trí, độ dốc, hướng phơi, độ cao, sau đó xác định tên loài và các chỉ tiêu sinh trưởng của tầng cây cao, nếu loài nào chưa rõ thì thu thập tiêu bản để giám định.

Đường kính ngang ngực (d1.3, cm) được đo bằng thước kẹp kính với độ chính xác đến mm, đo theo hai hướng Đông Tây và Nam Bắc, sau đó tính trị số bình quân.

Chiều cao vút ngọn (hvn, m) được đo bằng thước đo cao độ chính xác đến dm, Hvn của cây rừng được xác định từ gốc cây đến đỉnh sinh trưởng của cây

Đường kính tán lá (dt, m) được đo bằng thước dây với độ chính xác đến dm, đo hình chiếu tán lá trên mặt phẳng nằm ngang theo hai hướng Đông Tây và Nam Bắc, sau đó tính trị số bình quân. Kết quả đo được thống kê vào phiếu điều tra tầng cây cao.

c. Độ tàn che

Độ tàn che là chỉ tiêu biểu thị phần mười hoặc phần trăm diện tích hình chiếu nằm ngang của tán rừng (St, m2) trên mặt phẳng nằm ngang của lô rừng (S, m2).

d. Điều tra tái sinh rừng

Mỗi trạng thái rừng lập 3 ô tiêu chuẩn, mỗi ô có diện tích 2000m2 (0,2 ha) điều tra tầng cây cao, loài cây, chiều cao, đường kính tán Đông Tây – Nam Bắc.

Trong một ô tiêu chuẩn lập 5 ô dạng bản diện tích 25m2

(a = 5m; a cạnh hình vuông). Tiến hành điều tra cây tái sinh, số lượng, chất lượng, phân bố tái sinh.

Các chỉ tiêu điều tra tái sinh gồm:

Xác định tên loài cây tái sinh, loài nào chưa rõ thì thu thập tiêu bản để giám định; Đo chiều cao cây tái sinh bằng thước sào

Chất lượng cây tái sinh:

Cây tốt là cây có thân thẳng, không cụt ngọn, sinh trưởng phát triển tốt, không sâu bệnh.

Cây xấu là những cây cong queo, cụt ngọn, sinh trưởng phát triển kém, sâu bệnh. Cây có chất lượng trung bình là những cây còn lại ngoài hai loại cây trên Xác định nguồn gốc cây tái sinh

Điều tra khoảng cách giữa các cây tái sinh: Trên mỗi ô tiêu chuẩn, chọn cây tái sinh bất kỳ, đo khoảng cách từ cây tái sinh đã chọn đến cây tái sinh gần nhất bằng thước dây với độ chính xác đến cm. Mỗi trạng thái rừng hay loại rừng tiến hành đo 30 khoảng cách, kết quả ghi vào phiếu điều tra khoảng cách cây tái sinh.

e. Điều tra dạng sống của thực vật

Tiến hành thống kê tất cả các loài thực vật bắt gặp trên OTC của khu vực nghiên cứu.

Theo E.Warming (1901), Dạng sống của thực vật là tập hợp tất cả các nhóm cây trong một quần xã thực vật, nhất là rừng mưa nhiệt đới có thể gặp các dạng sống phổ biến sau đây: Dạng sống của cây thân gỗ; Dạng sống của cây bụi; Dạng sống của cây thân cỏ; Dạng sống của cây thân leo; Dạng sống của cây thắt nghẹt; Dạng sống của cây phụ sinh; Dạng sống của cây ký sinh.

2.4.2. Phương pháp xử lý số liệu

Toàn bộ số liệu được xử lý trên máy vi tính theo các chương trình phần mềm ứng dụng như Excel, các phần mền hỗ trợ.

Dùng Thống kê sinh học làm công cụ áp dụng vào xử lý, phân tích, kiểm định, lựa chọn, mô hình hóa các quy luật cấu trúc của từng trạng thái rừng hiện có.

Tài liệu đo đếm trước khi đưa vào phân tích được sàng lọc số liệu thô. Phương pháp được sử dụng như sau: Loại bỏ những số ngoại lai nằm ra ngoài khoảng cho phép đó là những số nằm rất xa với số trung vị mẫu.

2.4.2.1. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng

a. Tổ thành tầng cây gỗ

Trên quan điểm sinh thái người ta thường xác định tổ thành tầng cây cao theo số cây còn trên quan điểm sản lượng, người ta lại xác định tổ thành thực vật theo tiết diện ngang hoặc trữ lượng.

Để xác định tổ thành tầng cây cao, đề tài sử dụng phương pháp tính tỷ lệ tổ thành theo phương pháp của Daniel Marmillod (Đào Công Khanh, 1996):

2 % % % N G IV i i I   (3.1) Trong đó:

IVi %: Tỷ lệ tổ thành (chỉ số quan trọng: Important Value) của loài i Ni %: Phần trăm theo số cây của loài i trong quần xã thực vật rừng Gi %: Phần trăm theo tiết diện ngang của loài i trong quần xã thực vật

Theo Daniel Marmillod, những loài cây có IVi % ≥ 5% mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần.

Theo Thái Văn Trừng (1978), trong một lâm phần nhóm loài cây nào đó > 50% tổng số cá thể của tầng cây cao thì nhóm loài đó được coi là nhóm loài ưu thế. Cần tính tổng IVi % của những loài có trị số lớn hơn 5%, xếp từ cao xuống thấp và dừng lại khi tổng IVi % đạt 50%.

Trên cơ sở kết quả tính toán hệ số tổ thành cho từng loài cây trên từng trạng thái rừng để xây dựng công thức tổ thành tầng cây cao cho từng trạng thái rừng.

b. Nghiên cứu đa dạng sinh học

Xác định chỉ số đa dạng loài cây gỗ theo phương pháp của Shannon-Wiener bằng công thức:

H’= -  m i i i p p 1 ln (3.2) Trong đó: Pi = N ni (3.3) Với:

N: Tổng số cây trong ô tiêu chuẩn ni: Số cây của loài thứ i

Phân tích biến động thành phần loài cây và vai trò của chúng tùy theo thứ bậc cao thấp của ba trạng thái rừng.

Ngoài việc xác định đa dạng tầng cây gỗ theo phương pháp của Shannon-Wiener, đề tài còn vận dụng một số phương pháp nghiên cứu đa dạng sinh học của một số tác giả khác.

c. Mật độ

Công thức xác định mật độ như sau:

10.000 S n N/ha   (3.4) Trong đó: N/ha: Số cây/ha n: Tổng số cá thể trong OTC S: Diện tích OTC (m2 )

d. Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che của các trạng thái rừng

Cấu trúc tầng là chỉ tiêu cấu trúc hình thái thể hiện sự sắp xếp không gian phân bố của thực vật theo chiều thẳng đứng. Nghiên cứu cấu trúc được tiến hành thông qua các phẫu đồ rừng theo phương pháp của Richards và Davis (1934).

Xác định độ tàn che: Kết hợp quan trắc và phẩu đồ ngang để xác định tỉ lệ che phủ (%) hình chiếu tán cây rừng so với bề mặt đất rừng. Sau đó tiến hành xác định độ tàn che của lô rừng bằng công thức:

C = x100 S S r t (3.5) Với: Sr: Diện tích OTC

St: Tổng diện tích tán được tính bằng công thức: St = 2 1 4 t n i d     (3.6)

e. Mô hình hóa quy luật phân bố số cây theo đường kính và phân bố số cây theo chiều cao (mô hình hóa quy luật cấu trúc tần số)

Mô hình hóa quy luật cấu trúc tần số trong thực tiễn và nghiên cứu Nông - Lâm nghiệp có ý nghĩa lớn trong thực tiễn, một mặt cho biết các quy luật phân bố vốn tồn tại khách quan trong tổng thể, mặt khác các quy luật phân bố này có thể biểu thị một cách gần đúng bằng các biểu thức toán học cho phép xác định tần số tương ứng với mỗi quy luật phân bố còn tạo tiền đề để đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh hợp lý.

Tính các đặc trưng mẫu theo chương trình thống kê mô tả, chia tổ ghép nhóm các trị số quan sát theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruthere.

m = 5.lgn (3.7) m Xmin Xmax K  (3.8) Trong đó: m: Số tổ K: Cự ly tổ

Xmax, Xmin: Trị số quan sát lớn nhất và bé nhất trong dãy trị số quan sát Căn cứ vào phân bố thức nghiệm, tiến hành mô hình hóa qui luật cấu trúc tần số theo những phân bố lý thuyết khác nhau. Dưới đây là một số phân bố lý thuyết thường gặp trong Lâm nghiệp.

* Phân bố giảm (Phân bố mũ)

Trong Lâm nghiệp thường dùng phân bố giảm dạng hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số theo đường kính và số cây theo chiều cao ở những lâm phần hỗn giao, khác tuổi qua khai thác chọn không quy tắc nhiều lần.

Hàm Meyer có dạng:

ft = .e-x (3.9) Trong đó:

ft: Tần số quan sát, x là cỡ kính hoặc cỡ chiều cao

Để xác định tham số của phân bố Meyer, trước hết tuyến tính hóa phương trình bằng cách lôgarit hóa 2 vế của phương trình (3.9) đưa về dạng phương trình hồi quy tuyến tính một lớp dạng: y = a + bx. Giải phương trình tuyến tính tìm các tham số hồi quy a và b, tiến hành đổi biến để tìm các tham số ,  của hàm Meyer

* Phân bố Weibull

Là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục với miền giá trị (0,+), hàm Weibull có dạng:

f(x)α.λ.xα1eλ.xα (3.10)

Trong đó:

 và : Hai tham số của phân bố Weibull

Tham số  đặc trưng cho độ nhọn phân bố Tham số  biểu thị độ lệch của phân bố Nếu:

 = 1: Phân bố có dạng giảm

 = 3: Phân bố có dạng đối xứng

 > 3: Phân bố có dạng lệch phải

 < 3: Phân bố có dạng lệch trái

Tham số  được ước lượng theo phương pháp tối đa hợp lý bằng công thức:

 =    m i i i X a f n 1 ) (  (3.11) * Phân bố khoảng cách

Là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên đứt quãng, hàm toán học có dạng: F (x) =      )(1 ). 1 1 (   x  1 0   x x (3.12) Trong đó: n f0   (3.13) X = k X Xi  1 (3.14)

Với:

f0: Tần số quan sát tuyệt đối ứng với tổ đầu tiên n: Dung lượng mẫu

k: Cự ly tổ

xi: Trị số giữa cỡ đường kính (chiều cao) thứ i

x1: Trị số giữa cỡ đường kính (chiều cao) tổ thứ nhất

Kiểm tra giả thuyết về luật phân bố: Đặt giả thuyết H0: Fx(x) = F0(x), trong đó F0(x) là một hàm phân bố hoàn toàn xác định. Để kiểm tra giả thuyết H0, người ta dùng tiêu chuẩn phù hợp khi bình phương của Pearson:

     m i li li ti t f f f 1 2 2  (3.15) Trong đó: fti: Trị số thực nghiệm ở tổ thứ i fli: Trị số lý thuyết ở tổ thứ i Nếu 2 t

 tính  052 tra bảng với bậc tự do k = m - r - 1 (r là tham số của phân bố lý thuyết cần ước lượng, m là số tổ sau khi gộp) thì phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm (Ho+). Nếu 2

t

 tính 052

tra bảng với bậc tự do k = m - r -1 thì phân bố lý thuyết không phù hợp với phân bố thực nghiệm (Ho-).

f. Xác định hình phân bố cây rừng trên mặt đất

Nguyễn Văn Trương (1983) [23] nghiên cứu hình thái phân bố cây rừng trên cơ sở phân bố số cây trên đơn vị diện tích 400m2

theo mật độ và tiết diện ngang. Lê Sáu (1996) nghiên cứu hình thái phân bố cây rừng trên cơ sở phân bố số cây và tiết diện ngang trên đơn vị diện tích 500m2. Tiếp thu các thành quả đã nghiên cứu, đề tài xác định hình thái phân bố cây rừng trên mặt đất theo phương pháp đánh giá khoảng cách bình quân từ cây được chọn đến cây gần nhất. Trên mỗi trạng thái, đo khoảng cách từ cây được chọn đến cây gần nhất (có d13 > 6cm là đường kính bắt đầu đo), mỗi ô tiêu chuẩn đo ít nhất 30 khoảng cách. Tập hợp theo đơn vị diện tích và xác định các chỉ tiêu:

Trị số trung bình khoảng cách cây gần nhất của n lần quan sát (Xbq) Mật độ cây rừng trên một đơn vị diện tích (cây/m2

): 

Q = 2.Xbq.  (3.16)   n U Xbq 26136 . 0 5 . 0 -   (3.17) Nếu:

Q>1: Cây rừng mọc phân bố cách đều trên mặt đất

Q<1: Cây rừng mọc phân bố tập trung trên mặt đất

Q =1: Cây rừng mọc phân bố cụm

U 1,96: Cây rừng mọc phân bố ngẫu nhiên trên mặt đất

U>1,96: Cây rừng mọc phân bố cách đều trên mặt đất

U< -1,96: Cây rừng mọc phân bố cụm trên mặt đất

g. Xác định mức độ tương đồng về thành phần loài giữa các trạng thái rừng

Thành phần loài cây của mỗi trạng thái rừng được tính toán và so sánh hệ số tương đồng về thành phần loài cây giữa 3 ô tiêu chuẩn đại diện cho mỗi trạng thái rừng được xác định theo phương pháp của Sorensen, theo đó:

Cs = b a c   2 (3.18) Trong đó:

Cs: Hệ số tương đồng của Sorensen a: Số loài cây bắt gặp ở trạng thái i b: Số loài cây ở trạng thái j

c: Số loài cây cùng có mặt của hai trạng thái i và j Để xác định a, b và c, đã sử dụng bảng ma trận 2x2

Khi Cs ≥ 50% thì thành phần loài cây tái sinh và thành cây tầng cây cao tương đồng với nhau. Khi Cs>75% thì thành phần tầng cây cao và cây tái sinh tương đồng càng cao. Khi Cs50% tầng cây tái sinh và tầng cây cao không tương đồng với nhau.