Điểm lại các nghiên cứu về cấu trúc và đa dạng loài cây của rừng tự nhiên trên thế giới và Việt Nam cho thấy, các nghiên cứu về cấu trúc và đa dạng loài cây của rừng tự nhiên hiện nay tuy đã được nghiên cứu nhiều nhưng vẫn còn một số tồn tại:
- Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và đa dạng loài cây của rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới núi đất còn ít. Đây chính là vấn đề cần nghiên cứu bổ sung.
- Nghiên cứu quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính, chiều cao trong các nghiên cứu vẫn dùng các phân bố phổ biến như Weibull hai tham số, khoảng cách, Meyer, những hàm này trong nhiều trường hợp chưa mô phỏng tốt cho các phân bố thực nghiệm, nên cần có các nghiên cứu thử nghiệm các hàm khác mềm dẻo hơn như phân bố Weibull ba tham số, Gamma, Beta, ….
- Nghiên cứu về đa dạng loài cây chủ yếu mang tính định tính, còn ít nghiên cứu mang tính định lượng là dựa vào các chỉ số đa dạng loài như số loài, chỉ số đa dạng như Simpson, Shannon-Wiener, ...
Trên đây là những vấn đề tồn tại cần tiếp tục nghiên cứu nhằm góp phần bổ sung cơ sở khoa học về cấu trúc và đa dạng loài cây của quần xã thực vật rừng tự nhiên, đồng thời đây cũng là những vấn đề sẽ được nghiên cứu trong luận văn này.
Chương 2
MỤC TIÊU, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là 03 trạng thái rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới tại Vườn quốc gia Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh.
2.2. Phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Phạm vi về nội dung nghiên cứu
-Luận văn tiến hành phân chia trạng thái rừng khu vực nghiên cứu.
-Nghiên cứu một số quy luật kết cấu lâm phần, tập trung nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao, một số quy luật phân bố như: N/D, N/H và quy luật tương quan của lâm phần H - D.
-Nghiên cứu tính đa dạng loài cây gỗ của 03 trạng thái rừng.
-Tái sinh rừng chỉ đề cập tới các chỉ tiêu tổ thành, mật độ, chất lượng cây tái sinh, phân bố tái sinh theo chiều cao, hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất, mức độ tương đồng giữa tầng cây tái sinh và tầng cây cao.
2.2.2. Phạm vi về không gian
Đề tài thu thập số liệu trên 6 ô tiêu chuẩn, mỗi ô có diện tích 5.000 m2 tại Vườn quốc gia Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh
2.2.3. Phạm vi về thời gian
Đề tài thực hiện từ tháng 2 năm 2020 đến tháng 11 năm 2020
2.3. Mục tiêu nghiên cứu
-Xác định được một số đặc điểm cấu trúc, đa dạng loài tầng cây cao và tái sinh của rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới tại Vườn quốc gia Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh;
-Đề xuất được một số giải pháp góp phần quản lý bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng bền vững tại khu vực nghiên cứu.
2.4. Nội dung nghiên cứu
2.4.1. Nghiên cứu một số chỉ tiêu về nhân tố điều tra lâm phần 2.4.2. 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
-Phân loại loài cây theo trạng thái
2.4.3. Nghiên cứu một số quy luật kết cấu lâm phần
-Các đặc trưng thống kê cơ bản của D1.3
-Quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3)
-Các đặc trưng thống kê cơ bản của Hvn
-Quy luật phân bố số cây theo chiều cao vút ngọn (N/Hvn)
2.4.4. Nghiên cứu đa dạng loài tầng cây cao
- Mức độ đa dạng loài ở tầng cây cao thông qua các chỉ số đa dạng là số loài, chỉ số Shannon-Wiener, Simpson
- Hiện trạng các loài thực vật rừng nguy cấp, quý, hiếm tại vực nghiên cứu theo Nghị định 06/2019/NĐ-CP, Sách đỏ Việt Nam 2007, Sách đỏ IUCN.
2.4.5. 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
-Hình thái phân bố cây tái sinh trên mặt đất
-Chất lượng cây tái sinh và số cây tái sinh có triển vọng
2.4.6. Đề xuất một số giải pháp góp phần quản lý bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng bền vững tại khu vực nghiên cứu nguyên rừng bền vững tại khu vực nghiên cứu
2.5. Phương pháp nghiên cứu
2.5.1. 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 Vườn quốc gia Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh để phân tích.
-Kế thừa có chọn lọc các tài liệu, công trình nghiên cứu có liên quan của các nhà khoa học trong và ngoài nước đã nghiên cứu tại Vườn quốc gia Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh để hệ thống hoá các thông tin có liên quan đến nội dung của luận văn.
-Kế thừa các báo cáo về thực trạng tài nguyên rừng, công tác quản lý bảo vệ và phát triển rừng tại Vườn quốc gia Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh.
2.5.2. Phương pháp ngoại nghiệp
2.5.2.1. Lập ô tiêu chuẩn điều tra tầng cây cao
Đề tài đã sử dụng phương pháp điều tra ô tiêu chuẩn đại diện ở khu vực nghiên cứu.
-Lập ô tiêu chuẩn:
+ Luận văn nghiên cứu 3 trạng thái rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới tại VQG Vũ Quang. Trên mỗi trạng thái rừng lập 02 ô tiêu chuẩn (OTC), mỗi ô tiêu chuẩn có diện tích 5.000 m2. Tổng số OTC trong nghiên cứu là 06 OTC thuộc phân khu Bảo vệ nghiêm ngặt tại Vườn Quốc gia Vũ Quang.
-Dụng cụ và thiết bị sử dụng: Bao gồm máy định vị GPS, máy ảnh, thước dây, thước kẹp kính, kẹp tiêu bản, báo cũ, cồn êtylic, foocmol, kéo cắt cành, máy đo chiều cao cây…
-Các số liệu điều tra tầng cây cao thu thập trong OTC:
+ Đối tượng điều tra là các cây gỗ thuộc tầng cây cao (cây có đường kính ngang ngực từ 6 cm trở lên).
+ Đánh dấu và đếm toàn bộ số cây có đường kính từ 6 cm trở lên trong mỗi tuyến điều tra trong OTC.
+ Xác định thành phần loài, tên loài (những cây chưa xác định được tên cây, đánh là SP).
+ Đo đường kính D1.3 của tất cả các cây có đường kính lớn hơn hoặc bằng 6cm: dùng thước kẹp kính độ chính xác 0,5 cm.
+ Đo chiều cao vút ngọn: Trong mỗi ô tiêu chuẩn đo chiều cao cho 40 cây được lựa chọn ngẫu nhiên, dùng thước Blumeleiss với độ chính xác 0,5 m.
Toàn bộ các số liệu đo đếm tầng cây cao được ghi chép theo mẫu biểu điều tra tầng cây cao (Biểu 2.1).
Biểu 2.1. Biểu điều tra tầng cây cao
Địa điểm... Độ cao... Ngày điều tra... Trạng thái rừng... Độ dốc... Người điều tra... OTC số... Hướng dốc... STT Tên cây Đường kính Hvn (m) Dtán (m) Phẩm chất Ghi chú Chu vi (cm) D1.3 (cm) ĐT NB TB 1 2 …
2.5.2.2. Điều tra cây tái sinh
-Lập ô dạng bản (ODB):
Trên mỗi ô tiêu chuẩn 5.000 m2 chia làm 50 phân ô, được đánh số thứ tự từ trái qua phải, từ trên xuống dưới, mỗi phân ô có diện tích 100 m2.
Trong mỗi OTC, lập 06 ô dạng bản (ODB) có diện tích 4m2 (2m x 2m) để điều tra tầng cây tái sinh. 06 ODB sẽ được lập trong các phân ô 1, 5, 10, 41, 45 và 50. Tổng ODB điều tra là 36 ODB. Cây tái sinh được điều tra trong nghiên cứu này là những cây có đường kính ngang ngực < 6 cm.
Trên ODB 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 ghi SP.
-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.
Toàn bộ các số liệu thu thập, đo đếm tầng cây tái sinh được ghi chép theo mẫu biểu điều tra tầng cây cao (Biểu 2.2).
Biểu 2.2. Biểu điều tra tầng cây tái sinh
Địa điểm... Độ cao... Ngày điều tra... Trạng thái rừng... Độ dốc... Người điều tra... ODB số... Hướng dốc... STT Loài Cây Cấp chiều cao Chất lượng Ghi chú < 1,0 m 1,0 – 1,5 m > 1,5m
Chồi Hạt Chồi Hạt Chồi Hạt 1
2 3 4
2.5.3. Phương pháp chuyên gia
Việc giám định mẫu vật và xác định các thực vật chưa xác định được tên cây nhờ sự hỗ trợ của các chuyên gia về phân loại thực vật của Trường Đại học Lâm Nghiệp.
2.5.4. Phương pháp xử lý, phân tích số liệu
2.5.4.1.Phân loại trạng thái rừng hiện tại
Sử dụng hệ thống phân loại rừng theo trạng thái của Loetschau (1960), sau đó được Viện Điều tra, Quy hoạch rừng bổ sung phát triển thành bảng phân loại các trạng thái rừng được quy định tạm thời thành văn bản pháp quy tại Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng (QPN6-84) và phân chia rừng theo Thông tư số 33/2018/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
Kiểu IIA: Rừng phục hồi sau nương rẫy, đặc trưng bởi lớp cây tiên phong ưa sáng, mọc nhanh, đều tuổi, một tầng. Đất trảng cây bụi có nhiều cây gỗ tái sinh tự nhiên, mật độ cây gỗ tái sinh > 1000 cây/ha với độ tàn che > 10%.
Kiểu IIB: Rừng phục hồi sau khai thác kiệt, phần lớn kiểu này bao gồm những quần thụ non với những loài cây tương đối ưa sáng, thành phần loài phức tạp đều tuổi, độ ưu thế không rõ ràng. Vượt lên khỏi tán rừng kiểu này có thể còn sót lại một số cây của quần thụ cũ nhưng trữ lượng không đáng kể. Chỉ được xếp vào kiểu này những quần thụ mà đường kính phổ biến không vượt quá 20 cm. Rừng non phục hồi trên trảng cây bụi, mật độ cây gỗ > 1000 cây/ha, với đường kính > 10 cm.
Kiểu IIIA: Được đặc trưng bởi những quần thụ đã bị khai thác nhiều, khả năng khai thác hiện tại bị hạn chế. Cấu trúc ổn định của rừng bị phá vỡ hoàn toàn hoặc thay thế cơ bản. Kiểu này được chia ra các kiểu phụ:
- Kiểu phụ IIIA1: Rừng đã bị khai thác kiệt quệ, tán rừng bị phá vỡ từng mảng lớn. Tầng trên có thể còn sót lại một số cây cao nhưng phẩm chất xấu, nhiều dây leo bụi rậm, tre nứa xâm lấn.
-Kiểu phụ IIIA2: Rừng đã bị khai thác quá mức nhưng đã có thời gian phục hồi tốt. Đặc trưng cho kiểu này là đã hình thành tầng giữa vươn lên chiếm ưu thế sinh thái với lớp cây đại bộ phận có đường kính 20-30m. Rừng có hai tầng trở lên, tầng trên tán không liên tục được hình thành chủ yếu từ những cây của tầng giữa trước đây, rải rác còn một số cây to khỏe vượt tán của tầng rừng cũ để lại.
-Kiểu phụ IIIA3: Rừng đã bị khai thác vừa phải hoặc phát triển từ IIIA2 lên. Quần thụ tương đối khép kín với 2 hoặc nhiều tầng. Đặc trưng của kiểu này khác với IIIA2 ở chỗ số lượng cây nhiều hơn và đã có một số cây có đường kính lớn (trên 35 cm) có thể khai thác sử dụng gỗ lớn.
Kiểu IIIB: Rừng tự nhiên bị tác động ở mức trung bình, còn có kết cấu 3 tầng cây, với trữ lượng gỗ: 250 – 350 m3/ha.
Kiểu IIIC: Rừng tự nhiên bị tác động ít, rừng có cấu trúc 3 tầng cây, các dấu vết rừng bị tàn phá không còn thể hiện rõ, có trữ lượng gỗ: 350 - 450 m3/ha.
* Thông tư số 33/2018/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
Điều 7. Phân chia rừng tự nhiên theo trữ lượng
1. Đối với rừng gỗ, bao gồm:
a) Rừng giàu: trữ lượng cây đứng lớn hơn 200 m3/ha;
b) Rừng trung bình: trữ lượng cây đứng từ lớn hơn 100 đến 200 m3/ha; c) Rừng nghèo: trữ lượng cây đứng từ lớn hơn 50 đến 100 m3/ha; d) Rừng nghèo kiệt: trữ lượng cây đứng từ 10 đến 50 m3/ha; đ) Rừng chưa có trữ lượng: trữ lượng cây đứng dưới 10 m3/ha.
2.5.4.2. Tính toán một số chỉ tiêu về nhân tố điều tra lâm phần
Các nhân tố điều tra lâm phần bao gồm mật độ (N), đường kính bình quân (𝐷1.3) chiều cao bình quân (𝐻𝑣𝑛) tổng tiết diện ngang (G), và trữ lượng (M).
Giá trị trữ lượng thực tế được tính thông qua thể tích của từng cây trong mỗi OTC theo công thức của Vũ Tiến Hinh (2012) như sau:
V = 0.00006341 x D1.8786 x H0.9697 (2.1)
2.5.4.3. Xác định công thức tổ thành theo phần trăm số cây (N%)
+ Bước 1: Trong các ÔNC tập hợp số liệu tầng cây cao, loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài.
+ Bước 2: Trong các ÔNC xác định tổng số loài cây, tổng số cá thể của từng trạng thái.
+ Bước 3: Tính phần trăm số cây của 1 loài theo công thức: 𝑁𝑖% = 𝑋𝑁
𝑖∗ 100 (2.2)
Trong đó:
Ni% là phần trăm số cây của loài i. Xi là số lượng cá thể loài i. N là Σ số cá thể của tất cả các loài.
+ Bước 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 trước, nhỏ viết sau.
2.5.4.4. Xác định công thức tổ thành theo chỉ số quan trọng IV%
Để xác định tổ thành loài cây, đề tài sử dụng phương pháp xác định mức độ quan trọng (Important Value- IV) của Daniel Marmillod, Vũ Đình Huề (1984).
𝐼𝑉% = 𝑁%+𝐺%
2 (2.3)
Trong đó:
IV% là chỉ số mức độ quan trọng của loài trong quần xã. G% là tiết diện ngang thân cây tương đối.
Ni và Gi là mật độ và tổng tiết diện ngang của loài i. 𝑁% =𝑁𝑖
𝑁 ∗ 100 (2.4)
𝐺% =𝐺𝑖
𝐺 ∗ 100 (2.5)
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 được coi là nhóm loài ưu thế. Đây là những căn cứ xác định loài và nhóm loài ưu 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 được 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
2.5.4.5. Một số quy luật kết cấu lâm phần
Bao gồm quy luật phân bố số cây theo cỡ đường kính và chiều cao. Phương pháp mô phỏng theo các bước: 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 được đề tài thử nghiệm:
-Phân bố số cây theo cỡ đường kính (N/D1.3): được tính với cự li về đường kính 4cm.
-Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/HVN): được tính với cự li về chiều cao 2m.
-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), phương 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, +).