50 m
10 m
30 m
18
được phân chia theo ba cấp: tốt, trung bình và xấu. Cây tốt là những cây có thân thẳng, không bị cụt ngọn hay hai thân, không bị sâu bệnh, tán lá cân đối và tròn đều. Cây xấu là những cây cụt ngọn hay hai thân, cây bị sâu bệnh, cây có tán lá dạng cờ. Những cây có đặc điểm trung gian giữa tốt và xấu là cây có sức sống trung bình.
2.5.2.3. Xác định điều kiện môi trường hình thành ưu hợp Sến cát
Độ cao và dạng địa hình của khu vực nghiên cứu được xác định dựa theo bản đồ địa hình với tỷ lệ 1/50.000. Loại đất được xác định dựa theo bản đồ đất với tỷ lệ 1/100.000. Điều kiện khí hậu và hiện trạng rừng tại khu vực nghiên cứu được xác định dựa theo tài liệu của Khu BTTN Bình Châu - Phước Bửu (Phụ lục 1).
2.5.3. Phương pháp xử lý số liệu
2.5.3.1. Phân tích kết cấu loài cây gỗ của ưu hợp Sến cát
Kết cấu loài cây gỗ đối với mỗi UhSencat được xác định theo phương pháp của Thái Văn Trừng (1999) (Công thức 3.1); trong đó IVI% là chỉ số giá trị quan trọng của mỗi loài cây gỗ; N%, G% và V% tương ứng là mật độ tương
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí ô dạng bản để xác định tái sinh tự nhiên của UhSencat trong các ô tiêu chuẩn.
. . 50 m 50 m . . . . . . . . .
19
đối của loài, tiết diện ngang thân cây tương đối của loài và thể tích thân cây tương đối của loài. Giá trị V = g*H*F, với F = 0,45.
IVI% = (N% + G% + V%)/3 (3.1)
Sự tương đồng về thành phần loài cây gỗ giữa những UhSencat được xác định theo hệ số tương đồng của Sorensen (1948; dẫn theo Nguyễn Văn Thêm, 2010) (Công thức 3.2). Ở công thức (3.2), a là số loài cây gỗ bắt gặp ở UhSencat i; b là số loài cây gỗ bắt gặp ở UhSencat j; c là số loài cây gỗ cùng bắt gặp ở hai UhSencat i và j; (a+ b) là tổng số loài cây gỗ bắt gặp ở 2 UhSencat i và j.
CS = [(2*c)/(a+b)]*100 (3.2)
Sau đó tập hợp kết cấu loài cây gỗ thành bảng và đồ thị. Từ đó phân tích so sánh: (a) tổng số loài cây gỗ bắt gặp (S, loài) trong các UhSencat; (b) những loài cây gỗ ưu thế và đồng ưu thế; (c) những loài cây gỗ khác; (d) tỷ lệ của các loài cây gỗ theo N%, G% và V%.
2.5.3.2. Phân tích cấu trúc của ưu hợp Sến cát
(a) Xác định kết cấu N, G và M theo nhóm D và lớp H. Trước hết thống kê N, G và M của các UhSencat theo 4 nhóm D (< 20, 20 - 40, 40 - 60 và > 60 cm) và 4 lớp H (< 10, 10 - 15, 15 - 20 và > 20 m). Sau đó phân tích so sánh tỷ lệ N, G và M của các loài cây gỗ và Sến cát theo các nhóm D và lớp H.
(b) Phân bố N/D và phân bố N/H.Đặc trưng thống kê mô tả phân bố N/D và phân bố N/H của UhSencat được tính toán bao gồm giá trị trung bình (X), mốt (M0), trung vị (Me), giá trị lớn nhất (Max), giá trị nhỏ nhất (Min), sai tiêu chuẩn (S), hệ số biến động (CV%), độ lệch (Sk), độ nhọn (Ku). Đây là những thông tin không chỉ mô tả vị trí, biến động D và H, mà còn cả hình dạng đường cong phân bố N/D và phân bố N/H.
Để làm rõ cấu trúc D và H, phân bố N/D và phân bố N/H được mô hình hóa bằng những hàm phân bố thích hợp. Chỉ tiêu D được phân chia thành các cấp với mỗi cấp 6 cm. Chiều cao được phân chia với khoảng cách giữa các cấp là 2 m. Số cấp D và cấp H nằm trong khoảng từ 6 đến 12 cấp. Về cơ bản, phân
20
bố N/D của rừng hỗn loài tự nhiên nhiệt đới thường có dạng phân bố giảm từ cấp DMin đến cấp DMax. Vì thế, hàm phân bố N/D thích hợp được kiểm định theo hàm phân bố mũ (Hàm 3.3) và hàm phân bố Beta (Hàm 3.4).
N = m*exp(-b*D) + k (3.3)
f(x) = [(D - a)p-1(b - D)q-1]/B(p, q)(b - a)p+q-1 (3.4) với a ≤ D ≤ b; p, q > 0.
Đối với hàm 3.3, tham số m biểu thị mật độ quần thụ ở cấp Dmin; tham số b biểu thị tỷ lệ suy giảm số cây theo cấp D; tham số k là mật độ quần thụ ở cấp Dmax. Ba tham số m, b và k được ước lượng bằng phương pháp hồi quy và tương quan phi tuyến tính của Marquartz. Đối với hàm 3.4, tham số p và q tương ứng là tham số hình dạng 1 và 2; tham số a và b tương ứng là Dmin và Dmax; (b - a) là phạm vi biến động D; B(p, q) là hàm phân bố Beta. Hai tham số p và q tương ứng được ước lượng theo công thức 3.5 và công thức 3.6; trong đó D* và S*2
được ước lượng tương ứng theo công thức 3.7 và 3.8.
p = D*((D*(1-D*)/S*2) - 1) (3.5)
q = 1 - D*((1-D*)/S*2) - 1) (3.6)
D*= (Dbq - a)/(b - a) (3.7)
S2* = S2/(b - a)2 (3.8)
Sai lệch của 2 hàm 3.3 và 3.4 so với phân bố thực nghiệm được đánh giá bằng hệ số xác định (r2) (Công thức 3.9); sai lệch chuẩn của ước lượng (S) (Công thức 3.10); sai số tuyệt đối trung bình (MAE) (Công thức 3.11); sai số tuyệt đối trung bình theo phần trăm (MAPE) (Công thức 3.12) và tổng sai lệch bình phương (SSR) (Công thức 3.13). Ở công thức (3.9) - (3.13), NTN, Nbq và NLT tương ứnglà số cây thực tế, số cây bình quân và số cây ước lượng trong mỗi cấp D; n là dung lượng mẫu quan sát; p là số tham số trong mô hình; dấu |..| là giá trị tuyệt đối. Mục đích xây dựng hàm phân bố N/D là xác định hàm ước lượng số cây theo mỗi cấp D với sai lệch nhỏ nhất. Vì thế, hàm phân bố N/D thích hợp được xác định theo tiêu chuẩn SSRmin.
21 r2 = (NLT - Nbq)^2/(NTN - Nbq)^2 (3.9) Se = √∑(NTN - NLT)^2/(n-p) (3.10) MAE = |((NTN - NLT)/n))| (3.11) MAPE = (MAE*100)/NTN (3.12) SSR = ∑(NTN - NLT)^2 (3.13)
Phân bố N/H được kiểm định theo phân bố khoảng cách (Mô hình 3.14); trong đó x = 0 tương ứng với cấp H nhỏ nhất; x = 1, 2,…, k tương ứng với cấp H từ thứ 2 đến thứ k.
P(x) = a với x = 0
P(x) = (1 - a)(1 - b)*b^x-1 với x ≥ 1 (3.14)
Những hàm phân bố N/D và hàm phân bố N/H được sử dụng để ước lượng số cây (N, cây), tỷ lệ số cây (N%), số cây tích lũy (NTL, cây), tỷ lệ số cây tích lũy (N%TL) trong những cấp D và cấp H khác nhau.
Từ những đặc trưng phân bố N/D và phân bố N/H, phân tích: (a) sự khác biệt về đường kính và chiều cao bình quân giữa những UhSencat; (b) phạm vi biến động đường kính và chiều cao; (c) hình thái phân bố N/D và phân bố N/H; (d) tỷ lệ đóng góp số cây theo cấp D và cấp H; (e) tính ổn định của những UhSencat. Khi phân bố N/D có dạng giảm theo hình chữ “J” ngược, thì UhSencat đã phát triển đến giai đoạn ổn định. Trái lại, nếu phân bố N/D có dạng một hoặc nhiều đỉnh, thì UhSencat chưa phát triển đến giai đoạn ổn định (Thái Văn Trừng, 1999 và Kimmins, 1998).
(c) Phân tích đa dạng cấu trúc đối với UhSencat. Tính phức tạp về cấu trúc quần thụ của những UhSencat được đánh giá bằng chỉ số hỗn giao (HG) và chỉ số phức tạp về cấu trúc quần thụ (SCI = Structure Complixity Index). Chỉ số HG được xác định theo phương pháp của Nguyễn Văn Trương (1984) (Công thức 3.15); trong đó S = số loài cây gỗ, N = mật độ quần thụ.
22
Chỉ số SCI của những UhSencat được xác định theo phương pháp của Holdridge (1967; dẫn theo Cintrón và Schaeffer - Novelli, 1984) (Công thức 3.16); trong đó S, N, H và G tương ứng là số loài cây gỗ, mật độ quần thụ và tiết diện ngang quần thụ trên ô tiêu chuẩn, 10^6 là tham số chuyển SCI về giá trị nhỏ. Sở dĩ sử dụng chỉ số SCI là vì chỉ số này được tính toán đơn giản từ những đặc tính dễ đo đạc trong các quần thụ. Sau đó phân tích so sánh chỉ số SCI giữa những UhSencat.
SCI = (S*N*H*G)/10^6 (3.16)
(d) Phân tích sự cạnh tranh giữa các cây gỗ trong những UhSencat. Cây gỗ cạnh tranh với nhau khi nhu cầu sống không đủ đáp ứng cho chúng. Chúng có thể cạnh tranh với nhau về ánh sáng, nước và chất khoáng. Sự cạnh tranh có thể biểu hiện ở sự giao tán, giao rễ hoặc phát thải các phytonxít độc hại. Trong nghiên cứu này, sự cạnh tranh giữa những cây gỗ trong những UhSencat được xác định theo chỉ số cạnh tranh tán (CCI = Crown Competiton Index). Đây là chỉ tiêu dễ quan sát và đo đạc. Trong nghiên cứu này, chỉ số CCI đối với những UhSencat được xác định theo phương pháp của Nguyễn Văn Trương (1984). Chỉ số CCI là tỷ lệ giữa tổng diện tích tán của các cây gỗ (∑Sij) và diện tích ô tiêu chuẩn (Công thức 3.17); trong đó STij (m2/ha) là diện tích tán của cây thứ i thuộc loài j, S = 2.500 m2.
CCIi = Si/S (3.17a)
CCIi = (0,785*DTi^2)/2.500 = 0,000314*DTi^2 (3.17b)
Chỉ tiêu ST của mỗi cây được xác định gần đúng theo diện tích hình tròn với đường kính bằng DT (Công thức 3.18). Để ước lượng ST đối với những cây gỗ trong ô tiêu chuẩn, chỉ tiêu DT được ước lượng bằng hàm (3.19). Tổng diện tích tán của toàn bộ quần thụ (ST, m2/ha) được xác định theo công thức (3.20); trong đó DTi là DT của cây thứ i, còn N là mật độ quần thụ.
STi = 0,785*DTi2 (3.18)
23
ST = ∑i=1, N(0,785*DTi2) (3.20)
Tổng diện tích tán quần thụ (STQT) đối với mỗi cấp H phụ thuộc chặt chẽ vào biến động N và H. Trong nghiên cứu này, hàm ước lượng STQT đối với mỗi cấp H được ước lượng theo hàm (3.21); trong đó N là số cây ở mỗi cấp H. Ba tham số a, b và c được ước lượng bằng phương pháp hồi quy và tương quan phi tuyến tính của Marquartz.
STQT = a + b*N + c*NH + d*NH^2 (3.21)
Từ hàm (3.21), xác định STQT đối với các cấp H. Sau đó tổng hợp ST, chỉ số CCI đối với các cấp H. Từ đó phân tích so sánh tổng diện tích tán (∑ST) theo cấp H; chỉ số CCI theo cấp H; sự khác biệt về ST và chỉ số CCI giữa những UhSencat. Tương tự, phân tích so sánh ∑ST và chỉ số CCI theo nhóm cây ưu thế, đồng ưu thế, những nhóm cây gỗ khác. Đây là căn cứ để xác định vai trò của Sến cát và những nhóm cây gỗ khác trong UhSencat.
(e) Mô tả và phân tích phân bố số loài cây gỗ theo các lớp H. Trước hết thống kê số loài cây gỗ đối với mỗi nhóm UhSencat trên 3 ô tiêu chuẩn theo 3 lớp H (< 15, 15 - 20 và > 20 m). Sau đó phân tích so sánh thành phần loài cây gỗ theo ba lớp H.
2.5.3.3. Xác định đa dạng loài cây gỗ đối với các ưu hợp Sến cát
Đa dạng loài cây gỗ của ba nhóm UhSencat bao gồm ba thành phần: (a) số loài bắt gặp hay chỉ số giàu có về loài; (b) chỉ số đồng đều; (c) chỉ số đa dạng loài. Trong đề tài này, mức độ giàu có về loài cây gỗ được xác định theo số loài (S) và chỉ số giàu có về loài của Margalef (dMargalef) (Công thức 3.22). Chỉ số đồng đều được xác định theo chỉ số Pielou (J’) (Công thức 3.23). Đa dạng loài cây gỗ được xác định theo chỉ số đa dạng Shannon - Weiner (H’) (Công thức 3.24). Chỉ số H’Max được xác định theo công thức 3.25. Chỉ số ưu thế của loài được xác định theo chỉ số Gini - Simpson (1 - λ’) (Công thức 3.26). Trong các công thức (3.22) - (3.26), S = số loài cây gỗ bắt gặp trong ô tiêu chuẩn, Pi = ni/N
24
(N = tổng số cây trong ô tiêu chuẩn và ni = số cây của loài thứ i), Ln() = logarit cơ số Neper. dMargalef = S - 1 Ln(N) (3.22) J’ = H’/H’max (3.23) H’ = - ΣS i = 1Pi*Ln(Pi) (3.24) H’max = Ln(S) (3.25) 1 - λ’ = 1 - ∑Pi2 (3.26)
Đa dạng loài cây gỗ của những UhSencat (đa dạng α) được tính bình quân từ những thành phần đa dạng (S, N, d, J’ và H’) của các ô tiêu chuẩn. Chỉ số đa dạng β được xác định theo phương pháp của Whittaker (1972) (Công thức 3.27); trong đó S = tổng số loài bắt gặp trong những UhSencat; s = số loài cây gỗ bình quân bắt gặp trong ô tiêu chuẩn của mỗi UhSencat.
β - Whittaker = S/s (3.27)
Sau đó phân tích so sánh biến động đa dạng loài cây gỗ theo mức độ ưu thế của Sến cát.
2.5.3.4. Xác định tái sinh tự nhiên đối với ưu hợp Sến cát
Tình trạng tái sinh tự nhiên đối với những UhSencat được tính toán và phân tích theo mật độ, kết cấu loài cây gỗ, nguồn gốc (hạt, chồi), phân bố N/H và phân bố số cây theo cấp sức sống (tốt, trung bình, xấu). Thành phần cây tái sinh được thống kê theo loài. Mật độ cây tái sinh (N, cây/ha) được xác định bình quân từ những ô dạng bản 16 m2; sau đó quy đổi ra đơn vị 1 ha (Công thức 3.28). Ở công thức 3.28, S = 10.000 m2, s = diện tích ô dạng bản (16 m2), ni = số cây trong một ô dạng bản.
N (cây/ha) = (S/s)*ni (3.28)
Kết cấu loài cây tái sinh được xác định theo công thức 3.29; trong đó ni
(cây/ha) = số cây tái sinh của loài i, N (cây/ha) = mật độ cây tái sinh của tất cả các loài cây gỗ.
25
IVI = (ni/N)*100 (3.29)
Sự tương đồng giữa thành phần cây tái sinh với thành phần cây trưởng thành được xác định theo hệ số tương đồng của Sorensen (CS) (Công thức 3.30); trong đó a và b tương ứng là số loài cây tái sinh, số loài cây trưởng thành bắt gặp trong mỗi ưu hợp, c là số loài cây tái sinh và số loài cây trưởng thành giống nhau trong mỗi ưu hợp.
CS = (2*c/(a+b))*100 (3.30)
Phân bố N/H của cây tái sinh được phân chia thành 6 cấp: H ≤ 50, H = 50 - 100, H = 100 - 150, H = 150 - 200, H = 200 - 250 và H ≥ 250 cm. Chất lượng cây tái sinh trong mỗi cấp H được phân chia thành ba cấp: tốt, trung bình và xấu.
Sau đó tổng hợp tình trạng tái sinh của những UhSencat thành bảng và biểu đồ. Từ đó phân tích: (a) tính ổn định về thành phần loài cây gỗ của UhSencat; (b) tính định kỳ trong tái sinh dưới tán UhSencat; (c) nguồn gốc cây tái sinh; (d) tình trạng tái sinh (tốt, trung bình, xấu).
Số loài cây tái sinh xuất hiện dưới tán UhSencat và sự tương đồng giữa thành phần cây tái sinh với thành phần cây mẹ là dấu hiệu biểu thị cho tính ổn định về thành phần loài cây gỗ trong quá trình phát triển của UhSencat. Cây tái sinh phân bố liên tục theo cấp H là dấu hiệu chứng tỏ tái sinh tự nhiên diễn ra liên tục dưới tán rừng. Trái lại, khi cây tái sinh phân bố không liên tục theo cấp H, thì tái sinh tự nhiên diễn ra theo định kỳ. Tình trạng tái sinh được đánh giá theo mật độ và tỷ lệ số cây tốt theo cấp H. Triển vọng tái sinh của những UhSencat được đánh giá theo số lượng cây tái sinh đã đạt đến cấp H lớn. Về cơ bản, khi cây tái sinh có chiều cao lớn hơn chiều cao của lớp thảm tươi và cây bụi (H > 200 cm), thì chúng có triển vọng phát triển và thay thế lớp cây mẹ đã đến tuổi thành thục. Vì thế, những cây tái sinh có H > 200 cm và khỏe mạnh được xem là những cây tái sinh có triển vọng.
26
2.5.4. Công cụ tính toán
Bảng tính Excel được sử dụng để tập hợp số liệu và lập bảng phân bố N/D, phân bố N/H, kết cấu loài cây gỗ. Phần mềm thống kê Statgraphic Plus Version 4.0 được sử dụng để tính toán những thống kê mô tả, kiểm định phân bố N/D và phân bố N/H. Phần mềm thống kê SPSS 10.0 được sử dụng để xác định kết cấu loài cây gỗ. Phần mềm Pimer Version 5.0 được sử dụng để tính toán những thành phần đa dạng loài cây gỗ.
27
Chương 3
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3.1. Vị trí địa lý
Khu BTTN Bình Châu - Phước Bửu nằm trong địa giới hành chính của các xã Bình Châu, Bưng Riềng, Bông Trang, Phước Thuận và thị trấn Phước Bửu thuộc huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
Tọa độ địa lý: 10028’65” đến 10038’04” vĩ độ Bắc; 107024’77” đến 107033’52” kinh độ Đông.
Ranh giới: Phía Đông Bắc giáp Suối Bang; phía Tây giáp Sông Hỏa; phía Bắc giáp Công ty Trách nhiệm hữu hạn một thành viên Lâm nghiệp; phía Nam giáp biển Đông giới hạn bởi bờ biển từ ấp Thuận Biên, xã Phước Thuận đến xã Bình Châu với khoảng 12 km đường ven biển.
3.2. Khí hậu - thủy văn
Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng ảnh hưởng của chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo. Lượng mưa bình quân hàng năm là 1.396 mm. Lượng mưa phân bố không đều trong năm. Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào cuối tháng 10; trong đó phần lớn mưa tập trung vào tháng 7 - 9. Mùa khô thường bắt đầu từ tháng 11 kéo dài đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ không khí bình quân năm là 25,30C. Độ ẩm không khí trung bình năm là 85,2%; độ ẩm thấp nhất vào tháng 01 đến tháng 3. Khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng của hai hướng gió thịnh hành là gió Tây Nam thổi vào mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 và gió Đông Bắc thổi vào mùa khô từ giữa tháng 11 đến tháng năm sau.