3.4.4.1. Phân loại trạng thái rừng hiện tại
Sử dụng hệ thống phân loại rừng theo trạng thái của Loetschau (1960), sau đó đƣợc Viện Điều tra, Quy hoạch rừng bổ sung phát triển thành bảng phân loại các trạng thái rừng đƣợc quy định tạm thời thành văn bản pháp quy tại Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng (QPN6-84) [27] và phân loại rừng theo Thông tƣ số 34/2009/TT-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn [30].
3.4.4.2. Xác định công thức tổ thành theo phần trăm số cây (N%)
Cách làm nhƣ sau:
+ Bƣớc 1: Trong các ÔNC tập hợp số liệu tầng cây cao, loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài.
+ Bƣớc 2: Trong các ÔNC xác định tổng số loài cây, tổng số cá thể của từng trạng thái.
+ Bƣớc 3: Tính phần trăm số cây của 1 loài theo công thức: % *100
N Xi
Ni (3.1) Trong đó:
Ni% là phần trăm số cây của loài i. Xi là số lƣợng cá thể loài i.
N là Σ số cá thể của tất cả các loài.
+ Bƣớc 4: Viết công thức tổ thành: những loài nào có Ni% ≥ 5% thì ghi vào công thức tổ thành. Loài nào có phần trăm số cây lớn viết trƣớc, nhỏ viết sau.
3.4.4.3. Xác định công thức tổ thành theo chỉ số quan trọng IV%
Để xác định tổ thành loài cây, đề tài sử dụng phƣơng pháp xác định mức độ quan trọng (Important Value- IV) của Daniel Marmillod, Vũ Đình Huề (1984)
2 % % % N G IV (3.2) Trong đó:
IV% là chỉ số mức độ quan trọng của loài trong quần xã. G% là tiết diện ngang thân cây tƣơng đối.
Ni và Gi là mật độ và tổng tiết diện ngang của loài i. % *100 N Ni N (3.3) % *100 G Gi G (3.4)
Theo Daniel Marmillod, những loài cây có IV% > 5% là những loài có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần và theo Thái Văn Trừng (1978), trong một lâm phần, nhóm loài cây chiếm trên 50% tổng cá thể tầng cây cao thì nhóm loài đó đƣợc coi là nhóm loài ƣu thế. Đây là những căn cứ xác định loài và nhóm loài ƣu thế.
- Tính toán trị số IV% cho từng loài.
- Xác định loài có ý nghĩa về mặt sinh thái: Loài có trị số IV% > 5%. Khi đó, tên của QXTVR đƣợc xác định theo các loài đó.
IV1%.L1 + IV2%.L2 + IV3%.L3 + ... + IVi%.Li
Ký hiệu Li là tên loài cây thứ i trong QXTVR, với i 10
3.4.4.4. Một số quy luật kết cấu lâm phần
Bao gồm quy luật phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính và chiều cao. Phƣơng pháp mô phỏng theo các bƣớc: Thiết lập dãy phân bố thực nghiệm, từ đó xem xét kiểu dạng phân bố cụ thể để lựa chọn hàm phân bố lý thuyết hợp lý để mô phỏng phân bố.
Các hàm phân bố lý thuyết đƣợc đề tài thử nghiệm:
- Phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính (N/D1.3): đƣợc tính với cự li về đƣờng kính là 4 cm.
- Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/HVN): đƣợc tính với cự li về chiều cao là 2 m.
- Một số chỉ tiêu thống kê cho phân bố N/D1.3 và N/HVN bao gồm các giá trị: giá trị trung bình, Mode, trung vị, giá trị lớn nhất (Max), giá trị nhỏ nhất (Min), phƣơng sai (S2
), sai tiêu chuẩn (S), sai số chuẩn của số trung bình (Sx), hệ số biến động (S%), độ lệch (Sk), độ nhọn (Ex).
- Mô tả phân bố N/D và N/H bằng những phân bố lý thuyết sau:
* Phân bố Weibull
Là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên liên tục với miền giá trị (0, +). Hàm mật độ có dạng: x x x x e f ( ) . . 1. . (3.5) Hàm phân bố có dạng: F(x) = 1 - X e . (3.6) Trong đó:
- : Đặc trƣng cho độ nhọn của phân bố
- : Đặc trƣng cho độ lệch của phân bố ( < 3 phân bố có dạng lệch trái, > 3 phân bố có dạng lệch phải, = 3 phân bố có dạng đối xứng).
Giá trị và đƣợc ƣớc lƣợng nhờ sự trợ giúp của phần mềm SPSS 20.0.
* Phân bố khoảng cách
Phân bố khoảng cách là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên đứt quãng, hàm toán học có dạng: 1 x 0 x ). 1 )( 1 ( ) (x x1 F (3.7) Khi 1 thì phân bố khoảng cách trở về dạng phân bố hình học:
0 ) 1 ( ) (x x F x (3.8)
Bằng phƣơng pháp tối đa hợp lý có thể xác định đƣợc tham số của phân bố khoảng cách nhƣ sau: n fo (3.9) i i o x f f n . ) ( 1 (3.10) * Phân bố giảm:
Trong Lâm nghiệp thƣờng dùng phân bố giảm dạng hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số số cây theo đƣờng kính (N/D1.3), số cây theo chiều cao (N/Hvn) ở những lâm phần hỗn giao, khác tuổi. Hàm Meyer có dạng:
y = .e-x (3.11) Trong đó:
x: Cỡ kính hoặc cỡ chiều cao
, : Hai tham số của hàm Meyer
Để xác định tham số của phân bố giảm dạng hàm Meyer, trƣớc hết phải tuyến tính hoá phƣơng trình mũ, bằng cách logarit hoá cả hai vế của phƣơng trình để đƣa về dạng phƣơng trình hồi quy tuyến tính một lớp có dạng y = a + bx.
Kiểm tra sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm
Sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm đƣợc đánh giá thông qua tiêu chuẩn 2
của Pearson, với giả thuyết:
- H0: Phân bố lý thuyết đƣợc chọn (Meyer, Khoảng cách, Weibull) phù hợp với phân bố thực nghiệm.
- H1: Phân bố lý thuyết đƣợc chọn (Meyer, Khoảng cách, Weibull) không phù hợp với phân bố thực nghiệm.
m l l t n f f f 1 2 2 (3.12) Trong đó: - ft: Tần số thực nghiệm ở từng cỡ kính - fl: Tần số lý thuyết; m là số tổ sau khi gộp
Tổ nào có fl < 5 thì ghép với fl tổ trên hoặc tổ dƣới, sao cho fl sau khi gộp 5. - Nếu 2
n > 2
0.05(k = m - 3) thì giả thuyết bị bác bỏ, nghĩa là phân bố lý thuyết không phù hợp với phân bố thực nghiệm.
- Nếu 2 n ≤ 2
0.05(k = m - 3) thì chấp nhận giả thuyết, nghĩa là phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm.
+ Tƣơng quan giữa chiều cao vút ngọn và đƣờng kính ngang ngực (Hvn - D1.3). Giữa Hvn và D1.3 của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt chẽ và đƣợc biểu thị bằng nhiều dạng phƣơng trình toán học khác nhau. Đề tài tiến hành thử nghiệm với 6 dạng phƣơng trình.
Hàm bậc 3 Y = a0 + a1.X + a2.X2 + a3.X3 (3.13) Hàm tuyến tính một lớp Y = a + b.X (3.14)
Hàm Inverse Y = a0 + a1/X (3.15)
Hàm Logarithmic Y = a0 + a1.ln(X) (3.16) Hàm bậc 2 Y = a0 + a1.X + a2.X2 (3.17) Hàm Power Y = a.Xb (3.18)
Phƣơng trình nào có hệ số xác định lớn nhất, có tất cả các tham số đều tồn tại và đơn giản trong tính toán sẽ đƣợc lựa chọn để mô tả mối quan hệ này.
3.4.4.5. Nghiên cứu tính đa dạng loài tầng cây cao
* Các chỉ số đa dạng loài cây gỗ
- Để đánh giá tính đa dạng của cây gỗ, đề tài sử dụng 6 chỉ số đa dạng sau đây:
+ Mức độ phong phú của loài: Đề tài lập các ÔNC điển hình để đo đếm đảm bảo tính đại diện cho khu vực nghiên cứu. Do đó, để xác định mức độ phong phú của loài, chúng ta có thể sử dụng công thức của Kjayaraman (2000):
n s
R (3.19)
Trong đó: n là số cá thể của tất cả các loài; s là số loài trong quần xã.
+ Số loài ∆SC (3.20) Trong đó: là tỷ lệ của loài i ni là số cá thể của loài i N là tổng số cá thể s là số loài + Chỉ số Shannon - Wiener
Chỉ số này đƣợc Shannon và Wiener đƣa ra năm 1949 [47] dƣới dạng:
(3.21) Trong đó:
là tỷ lệ của loài i
ni là số cá thể của loài i
N là tổng số cá thể s là số loài
Theo Shannon - Wiener, giá trị tính toán của ∆Sh (H) càng lớn thì mức độ đa dạng loài càng cao. Khi ∆Sh (H) = 0, quần xã chỉ có một loài duy nhất, mức độ đa dạng thấp nhất. Khi ∆Shmax (Hmax) = C.logn, quần xã có số lƣợng loài nhiều nhất và mỗi loài chỉ có một cá thể, mức độ đa dạng cao nhất.
+ Chỉ số Simpson
Chỉ số Simpson đƣợc sử dụng sớm nhất vào năm 1949, khi n có số lƣợng không quá lớn so với ni thì sử dụng công thức:
(3.22) Trong đó: là tỷ lệ của loài i ni là số cá thể của loài i N là tổng số cá thể s là số loài.
Chỉ số này đƣợc đánh giá thông qua giá trị ∆Si (D). Giá trị ∆Si (D) nằm trong khoảng từ 0 ÷ 1. Khi ∆Si (D) = 0, quần xã có một loài duy nhất, mức độ đa dạng thấp nhất. Khi ∆Si (D) = 1 quần xã có số loài nhiều nhất và mỗi loài chỉ có một cá thể, mức độ đồng đều cao nhất. Giá trị D càng lớn thì số lƣợng loài của quần xã càng nhiều, mức độ đa dạng càng cao.
+ Xác định công thức chỉ số đa dạng sinh học Fisher.
F = α ln(1+
N
) (3.23)
Trong đó: F là tổng số loài ÔĐV, N là tổng số lƣợng cá thể trong ÔNC, α là chỉ số đa dạng loài trong quần xã thực vật.
+ Chỉ số đa dạng của Margalef (d):
Chỉ số d của Margalef đƣợc sử dụng để xác định mức độ phong phú hay mức độ giàu có về số loài cây gỗ của các trạng thái rừng Kết quả theo chỉ số đa dạng của Margalef (d) giống nhƣ chỉ số Shannon - Wiener, giá trị tính toán của d càng lớn thì mức độ đa dạng loài càng cao. Chỉ số d đƣợc tính theo công thức:
d = S – 1/logN (3.24)
Trong đó: S: Là số loài cây bắt gặp;
N: Tổng số cá thể của các loài cây
+ Đánh giá các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng tầng cây cao: Đƣợc
kiểm tra bằng phƣơng pháp thành phần chính trên SPSS version 20 với cú pháp trình lệnh nhƣ sau:
/VARIABLES D1.3 Hvn Hdc Pham_chat_cay /MISSING LISTWISE
/ANALYSIS D1.3 Hvn Hdc Pham_chat_cay /PRINT INITIAL EXTRACTION
/PLOT ROTATION
/CRITERIA FACTORS(2) ITERATE(25) /EXTRACTION PC
/ROTATION NOROTATE /METHOD=CORRELATION.
* Tổ thành cây tái sinh
- Xác định tỷ lệ tổ thành của từng loài đƣợc tính theo công thức: % .100 1 m i ni ni n (3.25) ni là số lƣợng cá thể loài i.
Nếu: ni ≥ 5% thì loài đó đƣợc tham gia vào công thức tổ thành. ni < 5% thì loài đó không đƣợc tham gia vào công thức tổ thành.
* Mật độ cây tái sinh
Là chỉ tiêu biểu thị số lƣợng cây tái sinh trên một đơn vị diện tích, đƣợc xác định theo công thức sau:
S n 10.000 N/ha (3.26)
Với S là tổng diện tích các ODB điều tra tái sinh (m2) và n là số lƣợng cây tái sinh điều tra đƣợc.
* Chất lượng cây tái sinh
Nghiên cứu tái sinh theo cấp chất lƣợng tốt, trung bình, xấu nhằm đánh giá một cách tổng quát tình hình tái sinh đang diễn ra tại khu vực nghiên cứu và diễn biến của rừng trong tƣơng lai.
Tính tỷ lệ % cây tái sinh tốt, trung bình, xấu theo công thức: 100 N n N% (3.27) Trong đó:
N%: tỷ lệ phần trăm cây tốt, trung bình, xấu n: tổng số cây tốt, trung bình, xấu
N: tổng số cây tái sinh
* Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao
Thống kê số lƣợng cây tái sinh theo 3 cấp chiều cao: <1,0 m; từ 1,1- 3,0 m; > 3,0 m. Vẽ biểu đồ biểu diễn số lƣợng cây tái sinh theo cấp chiều cao. Trên cơ sở đó những cây tái sinh nào có chiều cao từ 1m trở lên có sinh trƣởng từ trung bình, tốt đƣợc coi là cây tái sinh có triển vọng.
Toàn bộ số liệu đƣợc xử lý trên phần mềm SPSS 20.0 và MS Excel. Tất cả các giả thuyết đƣợc kiểm tra với mức ý nghĩa là 0,05.
* Đánh giá cây tái sinh có triển vọng
Xác định số lƣợng cây tái sinh triển vọng trong lâm phần (những cây có chất lƣợng A, B và chiều cao lớn hơn chiều cao trung bình của lớp cây bụi, thảm tƣơi (>1,0m).
* Đánh giá tương đồng giữa cây cao và cây tái sinh
Sử dụng chỉ số Sorensen để đánh giá sự gần gũi hoặc khác biệt của tầng cây cao và tầng cây tái sinh trong lâm phần:
a c b
b a c Cs 2 (3.28)
Trong đó: Cs: là chỉ số Sorensen, nhận giá thực trị từ 0 - 1 a: là số loài của tầng cây cao
b: là số loài của tầng cây tái sinh c: là số loài chung nhau của hai tầng
3.4.4.6. Phương pháp đề xuất một số giải pháp góp phần thúc đẩy quá trình phục hồi của các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu này nhằm đề xuất một số giải pháp thúc đẩy quá trình phục hồi rừng dựa trên các kết quả nghiên cứu đạt đƣợc của đề tài. Bao gồm các nội dungchính sau:
* Xác định các phƣơng thức tác động cho từng đối tƣợng:
Mỗi một đối tƣợng tác động sẽ có phƣơng tác động thích hợp đƣợc xác định, đối với rừng tự nhiên sẽ có ba phƣơng thức tác động chính tùy theo từng mức độ thoái hóa của rừng nhƣ sau:
- Khôi phục rừng: phƣơng thức này sử dụng cho các đối tƣợng rừng nguyên sinh bị tác động ở mức độ nhẹ đến vừa phải (chƣa đến mức mất cấu trúc rừng và đa dạng sinh học của rừng nguyên sinh), còn khả năng phục hồi lại nguyên trạng của rừng nguyên sinh (rừng cực đỉnh khí hậu thổ nhƣỡng).
- Phục hồi rừng đã bị thoái hóa: áp dụng cho các đối tƣợng rừng đã bị suy thoái ở mức độ rất mạnh (mất toàn bộ cấu trúc rừng là rừng nghèo kiệt; hoặc không còn rừng đất rừng bị thoái hóa).
- Quản lý rừng phục hồi thứ sinh: áp dụng cho đối tƣợng rừng tự nhiên đã phục hồi và đã bƣớc sang giai đoạn thứ hai của quá trình diễn thế phục hồi thứ sinh, tức là giai đoạn đã hình thành rừng tiên phong.
* Phát triển các kỹ thuật cụ thể cho từng phƣơng thức tác động:
Đối với mỗi phƣơng thức, sẽ có những kỹ thuật lâm sinh cụ thể cần đƣợc phát triển và xây dựng hƣớng dẫn kỹ thuật. Trong thực tế, đối tƣợng của khôi phục
rừng thƣờng là rừng trung bình về sản lƣợng và là đối tƣợng có thể đƣợc đƣa vào khai thác đối với rừng sản xuất.
- Các kỹ thuật cụ thể đối với khôi phục rừng có thể là: (a) Kỹ thuật khai thác giảm thiểu tác động và bảo đảm tái sinh, (b) Tỉa thƣa vệ sinh rừng, (c) Bảo vệ rừng. - Các kỹ thuật cụ thể cho phục hồi rừng có thể bao gồm, (a) Cải tạo rừng (đối với rừng nghèo kiệt đủ tiêu chuẩn, (b) Làm giàu rừng; (c) Xúc tiến tái sinh tự nhiên có trồng bổ sung, (d) Xúc tiến tái sinh tự nhiên không trồng bổ sung, (e) Trồng lại rừng.
- Các kỹ thuật quản lý rừng phục hồi thứ sinh các kỹ thuật cụ thể có thể bao gồm: (a) Tỉa thƣa giải phóng cây mục đích, (b) tỉa thƣa cải thiện, (c) Chặm sóc rừng phục hồi, (d) Trồng làm giàu rừng.
Chƣơng 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Một số chỉ tiêu về nhân tố điều tra lâm phần
Từ số liệu thu thập đƣợc ở 9 ô nghiên cứu (ÔNC) và 225 ô đo đếm (ÔĐĐ), tiến hành tính toán xác định các đại lƣợng về mật độ N (cây/ha), đƣờng kính bình quân (D1.3), chiều cao bình quân (HVN), tổng tiết diện ngang (∑G/ha), thể tích và trữ lƣợng (M/ha). Kết quả đƣợc tổng hợp trong bảng 4.1
Bảng 4.1. Kết quả thống kê một số chỉ tiêu về một số nhân tố điều tra lâm phần
Địa điểm ÔNC
N (cây/ha) (cm) (m) ∑G (m2/h a) ∑M (m3/ha) Phân loại trạng thái Xã Cốc Pàng, huyện Bảo Lạc, tỉnh Cao Bằng ÔNC.I 1.346 10,37 7,43 12,92 46,90 Rừng phục hồi (TXP) Xã Trung Hà, huyện
Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang ÔNC.II 1.147 11,07 7,17 13,04 48,71 Xã Thƣợng Bằng La, huyện Văn Chấn, tỉnh