PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.2. PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

2.2.1. Khu vực nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu tại 2 xã Ngư Hóa và Nam Hóa huyện Tuyên Hóa, tỉnh Quảng Bình.

2.2.2. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là những trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau nương rẫy ở các giai đoạn tuổi 4 - 7 năm, 8 - 10 năm, 11 - 15 năm, chưa bị tác động của các yếu tố bên ngoài hiện có tại huyện Tuyên Hóa, tỉnh Quảng Bình.

2.2.3.Vấn đề nghiên cứu

Đề tài chuyên nghiên cứu về mảng cấu trúc tầng cây cao như: Cấu trúc đường kính, chiều cao, tương quan của các nhân tố điều tra, cấu trúc tổ thành, nghiên cứu đa dạng sinh học tầng cây gỗ và tầng cây tái sinh ở từng trạng thái rừng. Ngoài ra đề tài còn tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm tái sinh của các loài cây gỗ trong giai đoạn cây mạ và cây con dưới tán rừng thông qua các chỉ tiêu: tổ thành, mật độ, chất lượng, nguồn gốc, tỷ lệ cây triển vọng, phân bố cây tái sinh theo chiều cao, phân bố cây tái sinh trên mặt đất. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái (độ tàn che của tầng cây cao, độ che phủ của cây bụi, thảm tươi, địa hình, tác động của con người) đến tái sinh tự nhiên của các trạng thái rừng phục hồi.

Để thấy được quá trình tuần hoàn dinh dưỡng khoáng và mức độ biến đổi môi trường đất ở các giai đoạn phục hồi, đề tài có phân tích một số chỉ tiêu như hàm lượng mùn, độ chua, NPK. Tuy nhiên, đề tài cũng không đi sâu về vấn đề này.

Đề tài chỉ đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm nâng cao hiệu quả phục hồi rừng sau nương rẫy trên cơ sở những đặc điểm cấu trúc rừng đã nghiên cứu.

2.2.4. Thời gian nghiên cứu

Đề tài được tiến hành từ tháng 07 năm 2015 đến tháng 4 năm 2016.

2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nội dung nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

2.3.1. Điều tra tình hình cơ bản khu vực nghiên cứu

2.3.2. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao của rừng phục hồi sau nương rẫy ở các giai đoạn tuổi khác nhau

-Cấu trúc tổ thành và mật độ tầng cây cao - Dạng sống của thực vật rừng.

- Cấu trúc tầng thứ và độ tàn che

- Phân bố số cây theo đường kính (n/D1.3) và số cây theo chiều cao (n/Hvn)

2.3.3. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên của các trạng thái rừng phục hồi

- Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tổ thành cây tái sinh

- Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc mật độ và tỷ lệ cây tái sinh triển vọng - Chất lượng và nguồn gốc cây tái sinh

- Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao

- Phân bố cây tái sinh trên mặt phẳng nằm ngang

- Ảnh hưởng của một số nhân tố sinh thái đến tái sinh tự nhiên

2.3.4. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật lâm sinh 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.4.1. Sơ đồ nghiên cứu

2.4.2. Phương pháp thu

2.4.3. Điều tra thu thập số liệu

2.4.3.1. 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.

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 sơ bộ khu vực nghiên cứu.

Kết quả khảo sát cho thấy, với các đối tượng nghiên cứu là các trạng thái rừng phục hồi sau từ 4 - 15 năm là khá phổ biến và chiếm hầu hết diện tích rừng phục hồi ở đây. Dựa vào cấu trúc tổ thành loài cây, cấu trúc tầng thứ, mật độ, độ che phủ và kích thước cây rừng để phân chia các giai đoạn bỏ hoá khác nhau.

Thu thập thông tin cơ bản - Điều kiện khí hậu - thổ nhưỡng - Điều kiện kinh tế - xã hội

- Thông tin về diện tích đất đai, rừng phục hồi...

Điều tra khảo sát tổng thể khu vực nghiên cứu

Chọn đối tượng nghiên cứu

Phân chia theo thời gian phục hồi

Đặc điểm cấu trúc Đề xuất

2.4.2.2. Điều tra thực tế

Lập ô tiêu chuẩn (ÔTC):

Với mỗi giai đoạn tuổi, đề tài tiến hành lập 3 ÔTC điển hình tạm thời ở các vị trí chân đồi, sườn đồi, đỉnh đồi có diện tích 2000 m2 theo phương pháp điều tra lâm học. Như vậy, số ÔTC đề tài cần phải lập là 18 ÔTC.

Điều tra tầng cây cao

Trong các ÔTC mô tả các chỉ tiêu như vị trí, độ dốc, hướng phơi, độ cao, lịch sử canh tác nương rẫy, thời gian bỏ hoá, 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 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 có độ chính xác đến dm, đo hình chiếu tán lá trên mặt phằng 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.

Xác định độ tàn che:

Dùng phương pháp vẽ trắc đồ rừng theo phương pháp của Richards và Davis (1934), biểu diễn trên giấy kẻ ô ly với dải rừng có diện tích 500m2 (10 x 50m) tỷ lệ 1/200, sau đó tính diện tích tán che trên giấy kẻ ly, tính tỷ lệ %.

Điều tra cây tái sinh: Trên ÔTC, lập 5 ÔDB có diện tích 25m2 phân bố đều trên ÔTC. Thống kê tất cả cây tái sinh vào phiếu điều tra theo các chỉ tiêu: 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, còn lại là những cây có chất lượng trung bình.; Xác định nguồn gốc cây tái sinh; Điều tra khoảng cách giữa các cây tái sinh: Trên ÔTC, 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 giai đoạn phục hồi đo 30 khoảng cách, kết quả ghi vào phiếu điều tra khoảng cách cây tái sinh.

Điều tra tầng cây bụi, thảm tươi

Lập 5 ÔDB có diện tích 25m2 (5m x 5m) được bố trí 4 góc vuông và ở tâm ô tiêu chuẩn. Điều tra cây bụi (shrubs) theo các chỉ tiêu: Tên loài chủ yếu, số lượng khóm (bụi), chiều cao bình quân, độ che phủ trung bình của từng loài trên ÔDB, kết

các chỉ tiêu: Loài chủ yếu, chiều cao bình quân, độ che phủ bình quân của loài và tình hình sinh trưởng của thảm tươi trên ÔDB.

Để xác định độ che phủ của tầng cây bụi, thảm tươi đề tài dùng phương pháp dùng thước dây đo theo 2 đường chéo của ÔDB, đo từng đường chéo một và tính trên thước dây những đoạn bị tán của cây bụi hoặc thảm tươi che kín, chia đoạn này cho tổng độ dài đường chéo thì sẽ ra độ che phủ, sau đó cộng kết quả của hai lần tính trên hai đường chéo và chia trung bình ta sẽ có độ che phủ trung bình của một ÔDB. Ngoài ra để xác định độ nhiều đề tài sử dụng cách xác định độ nhiều của Drude.

Ký hiệu Tình hình thực bì

Soc Thực vật mọc rộng khắp che phủ 75-100% diện tích Cop 3 Thực vật mọc rất nhiều che phủ 50-75% diện tích Cop 2 Thực vật mọc nhiều, che phủ 25-50% diện tích

Cop 1 Thực vật mọc tương đối nhiều, che phủ 5-25% diện tích SP Thực vật mọc ít, che phủ 5% trở xuống

Sol Thực vật mọc rải rác phân tán Un Một vài cây cá biệt

Gr Thực vật phân bố không đều, mọc từng khóm

Phương pháp điều tra dạng sống của thực vật: Tiến hành thống kê tất cả các loài thực vật bắt gặp trên các ÔTC của khu vực nghiên cứu.

Điều tra đất: Mỗi khoảng thời gian đào 3 phẫu diện với kích thước (1.2 x 0.8 x 1.0m), phẫu diện đào tại trung tâm ÔTC. Mô tả phẫu diện đất: loại đất, độ dày tầng đất, tỷ lệ đá lẫn, thành phần cơ giới, độ ẩm, theo hướng dẫn trong "Sổ tay điều tra quy

hoạch rừng" (1995). Mỗi phẫu diện thu thập 3 mẫu đất để phân tích ở độ sâu 0-10cm,

20-30cm, 40-50cm, các mẫu này sử dụng để phân tích các chỉ tiêu lý, hoá tính của đất. Các chỉ tiêu đo đếm được ghi vào phiếu điều tra đất.

2.4.4. Nội nghiệp

2.4.4.1. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng

2.4.4.1.1. 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 theo 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 24 .

2 % G % N % IVi 1  i  (2.1) Trong đó:

IVi% là tỷ lệ tổ thành (chỉ số quan trọng: Important Value) của loài i Ni% là % theo số cây của loài i trong QXTV rừng

Gi% là % theo tổng tiết diện ngang của loài i trong QXTV rừng

Theo Daniel M., những loài cây có IV%  5% mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần. Theo Thái Văn Trừng (1978) 27 , 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 IV% của những loài có trị số này lớn hơn 5%, xếp từ cao xuống thấp và dừng lại khi tổng IV% đạt 50%.

2.4.4.1.2. Mật độ

Công thức xác định mật độ như sau:

10.000 S

n

N/ha   (2.2)

Trong đó:

n: Số lượng cá thể của loài hoặc tổng số cá thể trong ÔTC S: Diện tích ÔTC (m2)

2.4.4.1.3. 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)  24 .

Xác định độ tàn che: Kết hợp quan trắc và phẫu đồ ngang để xác định tỉ lệ che phủ (%) hình chiếu tán cây rừng so với bề mặt đất rừng.

Xác định phân bố số cây theo đường kính (N/D1.3) và số cây theo chiều cao (N/Hvn): Việc mô hình hoá quy luật cấu trúc tần số trong thực tiễn và nghiên cứu Nông - Lâm nghiệp có ý nghĩa rất lớn, một mặt nó 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 tổ của đại lượng điều tra nào đó. Ngoài ra việc nghiên cứu các quy luật phân

Căn cứ vào phân bố thực nghiệm, tiến hành mô hình hoá quy luật cấu trúc tần số theo những phân bố lý thuyết khác nhau.

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 số cây theo đường kính (N/D1.3), số cây theo chiều cao (N/Hvn) ở những lâm phần hỗn giao, khác tuổi qua khai thác chọn không quy tắc nhiều lần.

Hàm Meyer có dạng:

ft = .e-x (2.3) Trong đó:

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

,  là hai tham số của hàm Meyer

Để xác định tham số của phân bố giảm dạng hàm Meyer, trước hết phải tuyến tính hoá phương trình mũ, bằng cách logarit hoá cả hai vế của phương trình (2 - 4) để đưa về dạng phương trình hồi quy tuyến tính một lớp có dạng y = a + bx.

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

f(x)α.λ.xα1eλ.xα (2.4) Trong đó:

 và  là 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:

 =   n 1 i α fi.xi n (2.5)

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 (2.6) Trong đó:

 =f0/n, với f0 là tần số quan sát tuyệt đối ứng với tổ đầu tiên n là dung lượng mẫu

X = (xi – x1)/k với k là cự ly tổ,

xi là trị số giữa cỡ đường kính (chiều cao) thứ i

x1 là trị số giữa cỡ đường kính ( chiều cao) tổ thứ nhất Kiểm tra giả thuyết về luật phân bố

Cho 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:   flt flt) (ft χ 2 2 (2.7) Trong đó: ft là trị số thực nghiệm flt là trị số lý thuyết

Nếu 2 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

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-).

2.4.4.1.4. Dạng sống của thực vật rừng

Đề tài này sử dụng phương pháp phân loại dạng sống của Raunkiaer (1934) 1. Cơ sở phân chia dạng sống của Raunkiaer là sự khác nhau về khả năng thích nghi của thực vật trong thời gian bất lợi của một năm, ông chọn vị trí của chồi nằm ở đâu trên mặt đất trong suốt thời gian bất lợi của năm. Ông chia làm 5 dạng sống cơ bản:

1. Dạng sống thứ nhất (Ph): Cây có chồi trên đất (Phanerophytes) 2. Dạng sống thứ hai (Ch): Cây có chồi sát mặt đất (Chamephytes) 3. Dạng sống thứ ba (He): Cây có chồi nửa ẩn (Hemicryptophytes) 4. Dạng sống thứ tư (Cr): Cây chồi ẩn (Cryptophytes)

5. Dạng sống thứ năm (Th): Cây chồi một năm (Therophytes).

2.4.4.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm tái sinh rừng

2.4.4.2.1. Tổ thành cây tái sinh

Xác định số cây trung bình theo loài dựa vào công thức:

m ni n m 1 i    (2.8) Trong đó:

n là số cây trung bình theo loài m là tổng số cá thể điều tra ni là số lượng cá thể loài i

Xác định tỷ lệ tổ thành và hệ số tổ thành của từng loài được tính theo công thức:

n% .100 ni ni m 1 i    (2.9) Nếu:

ni 5% thì loài đó được tham gia vào công thức tổ thành

ni < 5% thì loài đó không được tham gia vào công thức tổ thành

Hệ số tổ thành: 10 m n Ki  i  (2.10) Trong đó: Ki: Hệ số tổ thành loài thứ i ni: Số lượng cá thể loài i m: Tổng số cá thể điều tra

2.4.4.2.2. Mật độ cây tái sinh

Là chỉ tiêu biểu thị số lượng cây tái sinh trên một đơn vị diện tích, được xác định theo công thức sau:

S n 10.000

N/ha 

(2.11)

với S là tổng diện tích các ÔDB điều tra tái sinh (m2) và n là số lượng cây tái sinh điều tra được.

2.4.4.2.3. Chất lượng cây tái sinh

Nghiên cứu tái sinh theo cấp chất lượng tốt, trung bình và xấu đồng thời xác định tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng. Tính tỷ lệ % cây tái sinh tốt, trung bình, xấu theo