3.2.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao
- Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo phần trăm số cây; - Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo chỉ số độ quan trọng;
- Đánh giá mức độ đồng nhất giữa tổ thành theo phần trăm số cây và theo chỉ số độ quan trọng.
3.2.3. Nghiên cứu một số quy luật kết cấu lâm phần
- Quy luật phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính (N/D1.3); - Quy luật phân bố số cây theo chiều cao vút ngọn (N/Hvn);
- Tƣơng quan giữa chiều cao vút ngọn và đƣờng kính ngang ngực (Hvn - D1.3); - Đánh giá các nhân tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng tầng cây cao.
3.2.4. Nghiên cứu đa dạng loài tầng cây cao
- Chỉ số phong phú loài (R) tầng cây cao; - Mức độ đa dạng loài ở tầng cây cao.
3.2.5. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
- Thành phần loài cây tái sinh; - Mật độ và tổ thành cây tái sinh;
- Phân bố số cây tái sinh theo chiều cao;
- Chất lƣợng cây tái sinh và số cây tái sinh có triển vọng; - Mức độ tƣơng đồng giữa tầng cây tái sinh và tầng cây gỗ.
3.2.6. Đề xuất một số giải pháp góp phần thúc đẩy quá trình phục hồi của các trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu
3.3. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
3.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu là 03 trạng thái rừng tự nhiên (đƣợc phân loại theo Thông tƣ 34): Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thƣờng xanh giàu (TXG); Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thƣờng xanh trung bình (TXB); Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thƣờng xanh phục hồi (TXP) phân bố tại một số tỉnh Tuyên Quang, Yên Bái, Cao Bằng.
3.3.2. Phạm vi nghiên cứu
3.3.2.1. Phạm vi về nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc chính của lâm phần bao gồm cấu trúc tổ thành tầng cây cao, một số quy luật phân bố và tƣơng quan của lâm phần (phân bố N/D, N/H, NL/D, H-D cho nhóm loài IV% ≥ 5%)
- Tái sinh rừng chỉ đề cập tới các chỉ tiêu tổ thành, mật độ, chất lƣợng cây tái sinh, phân bố tái sinh theo chiều cao và hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất.
3.3.2.2. Phạm vi về không gian
Đề tài nghiên cứu trên 9 ô định vị và 225 ô đo đếm thuộc kiểu rừng kín lá rộng thƣờng xanh phân bố tự nhiên trên núi đất tại 03 tỉnh thuộc khu vực miền núi phía Bắc gồm: 03 ô định vị tại tỉnh Cao Bằng; 03 ô định vị tại tỉnh Tuyên Quang và 03 ô định vị tại tỉnh Yên Bái.
3.3.2.3. Phạm vi về thời gian
Đề tài đƣợc thực hiện trong năm 2017 và 2018.
3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.4.1. Phương pháp kế thừa số liệu
- Luận văn kế thừa số liệu về điều kiện tự nhiên: Địa hình, khí hậu, thuỷ văn, đất đai, tài nguyên rừng; điều kiện kinh tế; điều kiện xã hội: Dân số, lao động, thành phần dân tộc tại khu vực nghiên cứu;
- Kế thừa có chọn lọc các tài liệu, công trình nghiên cứu có liên quan của các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc đã nghiên cứu tại khu vực nghiên cứu để hệ thống hoá các thông tin đã có liên quan đến nội dung nghiên cứu;
- Kế thừa các báo cáo về thực trạng tài nguyên rừng, công tác quản lý bảo vệ và phát triển rừng tại khu vực nghiên cứu;
- Kế thừa số liệu “Dự án điều tra, đánh giá và giám sát tài nguyên rừng quốc gia” của Viện Điều tra, Quy hoạch rừng tại các tỉnh phía Bắc từ năm 2015 đến năm 2017. Cụ thể là 09 định vị nghiên cứu mà tác giả cũng là cộng tác viên của đề tài này và là ngƣời trực tiếp tham gia đoàn đo đếm thu thập số liệu.
3.4.2. Phương pháp ngoại nghiệp
Số liệu phục vụ đề tài đã đƣợc điều tra và thu thập trên 09 ô định vị nghiên cứu sinh thái rừng Quốc gia cụ thể nhƣ sau:
+ Tỉnh Cao Bằng: Ô định vị số 11, có tọa độ X: 568.381; Y: 2.549.434 (xã Cốc Pàng, huyện Bảo Lạc); ô định vị số 13, tọa độ X: 592.381; Y: 2.493.434 (xã Thành Công, huyện Nguyên Bình); ô định vị số 12, tọa độ X: 592.381; Y: 2.501.434 (xã Quang Thành, huyện Nguyên Bình);
+ Tỉnh Tuyên Quang: Ô định vị số 41, có tọa độ X: 504.381; Y: 2.461.434 (xã Trung Hà, huyện Chiêm Hóa); ô định vị số 40, tọa độ X: 552.381; Y: 2.477.434 (xã Sơn Phú, huyện Na Hang); ô định vị số 42, tọa độ X: 512.381; Y: 2.453.434 (xã Hạ Lang, huyện Chiêm Hóa);
+ Tỉnh Yên Bái: Ô định vị số 59, có tọa độ X: 482.381; Y: 2.373.434 (xã Thƣợng Bằng La, huyện Văn Chấn); ô định vị số 57, tọa độ X: 464.381; Y: 2.373.434 (xã Hồng Ca, huyện Trấn Yên); ô định vị số 58, tọa độ X: 464.381; Y: 2.373.434 (xã Tá Si Láng, huyện Trạm Tấu).
Phƣơng pháp lập ô nghiên cứu thu thập số liệu để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và đa dạng tầng cây cao ở rừng tự nhiên đƣợc tiến hành nhƣ trình bày cụ thể ở các phần dƣới đây.
3.4.2.1. Lập ô nghiên cứu điều tra tầng cây cao
Đề tài đã sử dụng phƣơng pháp kế thừa số liệu đã đƣợc điều tra tại các ô định vị nghiên cứu sinh thái rừng Quốc gia, trong một ô định vị lựa chọn 01 ô nghiên cứu đại diện ở khu vực nghiên cứu.
Lập ô nghiên cứu đại diện để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng.
+ Mỗi trạng thái rừng kế thừa số liệu 03 ô nghiên cứu (ÔNC) diện tích là 01 ha, hình vuông, kích thƣớc 100 m x100 m trên địa bàn 03 tỉnh (Cao Bằng, Tuyên Quang, Yên Bái). Trong mỗi ÔNC thiết kế 25 ô đo đếm (ÔĐĐ) liên tục với số hiệu từ 1 đến 25 (đƣợc đánh số theo nguyên tắc từ trái sang phải, từ trên xuống dƣới), mỗi ÔĐĐ có diện tích 400 m2 (20 m x 20 m). Các góc ÔĐĐ đƣợc cắm các cọc tiêu để nhận biết đƣợc ranh giới trong quá trình điều tra thu thập số liệu. Ranh giới các ÔĐĐ đƣợc phát hoặc dùng dây nilon để xác định.
Hình 3.1. Sơ đồ lập ô ÔĐĐ trong ÔNC
+ Số liệu đề tài đã sử dụng bao gồm: 09 ô định vị nghiên cứu sinh thái, 09 ÔNC và 225 ÔĐĐ.
- Dụng cụ và thiết bị sử dụng: Bao gồm GPS, máy ảnh, thƣớc dây, thƣớc kẹp kính, máy đo chiều cao cây…
- Các số liệu điều tra tầng cây cao thu thập trong ô đo đếm:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 100 m 100 m download by : skknchat@gmail.com
+ Đối tƣợng điều tra là các cây gỗ thuộc tầng cây cao (cây có đƣờng kính ngang ngực từ 6 cm trở lên).
+ Trong mỗi ô đo đếm, đánh dấu và đếm toàn bộ số cây trong ô.
+ Xác định thành phần loài, tên loài (những cây chƣa xác định đƣợc tên cây, đánh là SP).
+ Đo chu vi vị trí 1,3 m hoặc đƣờng kính D1.3 của tất cả các cây có đƣờng kính lớn hơn hoặc bằng 6cm: Dùng thƣớc dây hoặc thƣớc kẹp kính độ chính xác 0,5 cm.
+ Đo chiều cao vút ngọn: Trong 25 ô đo đếm liên tục tiến hành đo chiều cao vút ngọn đối với những ô đo đếm lẻ và đo chiều cao cho tất cả các cây đƣợc lựa chọn, dùng thƣớc Blumeleiss với độ chính xác 0,5 m.
Toàn bộ các số liệu đo đếm tầng cây cao đƣợc ghi chép theo mẫu biểu điều tra cây gỗ (Biểu 3.1).
Biểu 3.1. Biểu điều tra tầng cây cao
Số hiệu ÔĐV………Số hiệu ÔNC: ………Số hiệu ÔĐĐ: ……… Kiểu rừng: ……… Trạng thái rừng: ……… Số hiệu cây Tên loài D (cm) H (m) Dtán (m) Cấp phẩm chất Ghi chú C/vi D1.3 Hvn Hdc Đ T N B
Ngƣời điều tra: ………..………….…… Ngày điều tra: ………. Ngoài ra, để đánh giá ảnh hƣởng của một số nhân tố môi trƣờng và con ngƣời đến đa dạng thực vật, trong mỗi ô đo đếm tiến hành thu thập số liệu về: Độ tàn che, độ dốc; độ cao, loại địa hình (núi đá, núi đất…).
3.4.2.2. Điều tra cây tái sinh
- Khối lƣợng: 5 ô mẫu trên 01 ÔNC;
- Diện tích thu thập: 16 m2 (kích thƣớc 4 x 4m);
- Vị trí: Tại một trong các góc của ÔĐĐ có số 1, 5, 13, 21, 25. - Phƣơng pháp đo đếm cây tái sinh:
+ Xác định tên loài cây tái sinh;
+ Đo chiều cao vút ngọn, phân theo 7 cấp (< 0,5 m; 0,5 đến 1m; 1,1 đến 1,5m; 1,6 đến 2,0m; 2,1 đến 3,0m; 3,1 đến 5,0m, > 5,0m);
+ Xác định chất lƣợng cây: Phân theo tốt, xấu, trung bình;
+ Xác định nguồn gốc: Theo chồi, hạt cho từng loài, trong phiếu ghi theo số cây. Toàn bộ các số liệu thu thập, đo đếm tầng cây tái sinh đƣợc ghi chép theo mẫu biểu điều tra cây tái sinh (Biểu 3.2).
Biểu 3.2. Điều tra cây tái sinh
Số hiệu ÔĐV………Số hiệu ÔNC: ………Số hiệu ÔĐĐ: ………. Kiểu rừng: ……… Trạng thái rừng: ………. TT Tên loài Chất lƣợng Tổng cộng Cấp chiều cao (m) < 0.5 0.5-1.0 1.1-1.5 1.6-2.0 2.1-3.0 3.1-5.0 >5.0 Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc Nguồn gốc H Ch H Ch H ch H ch H ch H ch H ch Cộng Tốt Tr/bình Xấu ……
Ngƣời điều tra: ………..…. Ngày điều tra: ……….
3.4.3. Phương pháp chuyên gia
Việc giám định mẫu vật và xác định các thực vật chƣa xác định đƣợc tên cây nhờ sự hỗ trợ của các chuyên gia về phân loại thực vật của Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, Viện Điều tra, Quy hoạch rừng và Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
3.4.4. Phương pháp xử lý, phân tích số liệu
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.