Rừng mƣa nhiệt đới có khu hệ thực vật đa dạng với thành loài phong phú, phân bố ở nhiều thế hệ, cấp tuổi khác nhau. Trên 01 ha rừng có thể phát hiện trên 60 loài cây thân gỗ, ngoài ra rừng mƣa rất phong phú các loài dây leo, song mây, rêu, dƣơng xỉ, phong lan. Các loài cây nói chung là ƣa sáng, cố gắng vƣơn lên cạnh tranh ánh sáng, tuy vậy cũng có loài chịu đƣợc ở tầng dƣới và hình thành sự phân bố loài theo tầng, theo cấp tuổi, cấp kính khá rõ rệt. Trong thực tế việc xác định tuổi cây rừng là khó khăn, do đó thƣờng nghiên cứu cấu trúc số loài theo cấp kính (Nl – D1.3) và theo tầng (Nl – H) (Dẫn theo Bảo Huy) [10].
Mô hình hóa một vài đặc điểm cấu trúc rừng
Mô hình hóa đặc điểm cấu trúc rừng sẽ làm rõ động thái biến đổi của các thành phần quần xã sinh vật, từ đó có những kênh thông tin cơ bản và so sánh phân loại quần xã thực vật. Việc MHH các quy luật cấu trúc phản ánh đƣợc mức độ phức tạp giữa các loài cây với nhau, giữa thực vật với các vật sống khác và giữa thực vật với môi trƣờng.
Qua đó tìm đƣợc nguyên nhân sinh thái của chúng, điều chỉnh lâm phần phù hợp (về tổ thành, mật độ, phân bố cây rừng) từ đó chúng ta có các biện pháp lâm sinh phù hợp nâng cao chất lƣợng cây rừng và lâm phần.
Với ý nghĩa nhƣ vậy, đề tài đã lựa chọn và MHH các quy luật phân bố của cây rừng theo các hàm lý thuyết thích hợp, kế thừa kết quả của các tác giả đi trƣớc và việc phân tích số liệu bằng các phần mềm thống kê toán học đề tài chọn hàm Weibull và hàm phân bố Khoảng cách để mô tả các quy luật phân bố .
Kết quả mô hình hóa phân bố số loài cây theo cỡ kính (Nl – D1.3) thể hiện bảng 4.6
Bảng 4.6: MHH phân bố Nl – D1.3 theo từng sinh cảnh
SINH CẢNH Phục hồi sau khai thác
Sinh cảnh ven lộ giới
(30 – 50m) Sinh cảnh ven lộ giới (60 – 80m) Hàm toán
Tham số Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách
α 1.4 0.5752 1.2 0.6422 1.5 0.6653 0.0320 0.0478 0.0165 γ 0.3367 0.3364 0.2703 K (Bậc tự do) 3 3 4 3 4 4 2 tính 5.2578 0.3230 7.4865 1.7402 6.0808 4.8987 2 0.05 7.8147 7.8147 9.4877 7.8147 9.4877 9.4877 Kết luận H+ H+ H+ H+ H+ H+ Kết quả bảng 4.6 nhận thấy: Chỉ số so sánh: 2 tính < 2
0.05, giả thuyết về quy luật phân bố đƣợc chấp nhận, cho thấy quan hệ giữa phân bố số loài cây theo lý thuyết sát với thực tế. Nhƣ vậy, hàm toán học Weibull và phân bố khỏang cách thích hợp mô tả phân bố Nl – D1.3 tại Khu BTTN BC - PB. Các hàm chính tắc của các kiểu sinh cảnh rừng thể hiện ở các công thức (4-4), (4-5), (4-6), (4-7), (4-8), (4- 9)
Kiểu rừng phục hồi sau khai thác kiệt:
Hàm Weibull: Nlt = 1 – e -0.032*Di^ 1.4 (4-4) Khoảng cách: Nlt = (1-0.5752)*(1- 0.3367)*0.5257(Di – 1) (4-5)
Khoảng cách:
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 – 80m):
Hàm Weibull: Nlt = 1 – e -0.0165Di^ 1.5 (4-8) Khoảng cách: Nlt = (1-0.6653)*(1- 0.2703)*0.6653(Di – 1) (4-9)
Hình 4.1: Biểu đồ Phân bố Nl- D1.3 kiểu rừng phục hồi sau khai thác kiệt
Hình 4.2: Biểu đồ Phân bố Nl – D1.3 Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 - 50m)
Hình 4.3: Biểu đồ Phân bố Nl – D1.3 Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 - 80m)
Kết luận: Cấu trúc Nl - D của các kiểu sinh cảnh ở Khu BTTN có dạng phân bố giảm liên tục, có nghĩa khi lên tầng cao, cấp kính lớn, số loài chiếm tỷ lệ thấp, đây là các loài ƣu thế sinh thái. Với các kiểu sinh cảnh này, số loài trên ha chiếm khoảng 70 loài thân gỗ, và với cỡ kính từ 37.5cm trở lên thì số loài chỉ còn khoảng 5 loài, dạng cấu trúc Nl – D1.3 mô phỏng tốt bằng dạng hàm phân bố khoảng cách.
Cấu trúc Nl –D1.3 tuân theo phân bố giảm thể hiện sự ổn định thành phần loài cây gỗ của hệ sinh thái rừng kín nữa thƣờng xanh, các loài vuơn lên tầng trên vẫn
giờ vƣơn lên đuợc tầng trên và chiếm đóng ở tầng giữa và dƣới, đây là các loài có khả năng chịu đƣợc điều kiện chiếu sáng thấp hơn, thông thƣờng đây là các loài cây gỗ nhỏ và vừa.
Phân bố số loài theo chiều cao (Nl -Hvn)
Bảng 4.7: MHH phân bố Nl -Hvn theo từng sinh cảnh
SINH CẢNH
Phục hồi sau khai thác
Sinh cảnh ven lộ giới (30 – 50m)
Sinh cảnh ven lộ giới (60 – 80m) Hàm toán
Tham số Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách
α 2.1 0.7592 2.7 0.7647 2.5 0.6024 0.0120 0.0017 0.0027 γ 0.0732 0.0423 0.0748 K (Bậc tự do) 5 5 6 3 4 3 2 tính 24.9254 55.0870 9.4506 52.4134 1.5800 23.5002 2 0.05 11.0705 11.0705 12.5916 7.8147 9.4877 7.8147 Kết luận H- H- H+ H- H+ H-
Kết quả từ phân tích số liệu bảng 4.7 và quan sát thực tế cho thấy: Kiểu rừng phục hồi sau khai thác kiệt: Phân bố Nl - Hvn có hình răng cƣa, dích dắc, không xác định đƣợc số loài tập trung ở chiều cao nào là chủ đạo. Nhƣ vậy, rừng đã qua khai thác chọn, cấu trúc Nl - Hvn khó tiếp cận với một dạng hàm toán để mô phỏng. Cấu trúc nhấp nhô này thể hiện sự nhạy cảm ánh sáng của các loài cây trong rừng tự nhiên. Khi tán đƣợc mở ra thì các loài cạnh tranh nhau vƣơn lên, làm mất ổn định cấu trúc và phá vở sự kế tục các thế hệ tiếp theo của cây rừng.
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 - 50m)và Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 – 80m): Hàm Weibull với sự linh hoạt của tham số alpha mô tả tốt phân bố Nl - Hvn của hai trạng thái này. Tham số α bằng 2.7 và 2.5, phân bố số loài cây theo cấp chiều cao có dạng phân bố lệch trái, kiểm tra 2
tính < 2
0.05 ở dạng hàm Weibull, nhƣ vậy, đề tài chọn hàm Weibull để mô hình hóa phân bố Nl - Hvn là phù hợp cho khu vực nghiên cứu. Hàm chính tắc hai sinh cảnh trên công thức (4- 10), (4-11) nhƣ sau:
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 - 50m):
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 - 80m):
Hàm Weibull: Nlt = 1- e-0.0027*H^2.5 (4-11)
Hình 4.4 : Biểu đồ Phân bố Nl - Hvn kiểu rừng phục hồi sau khai thác
Hình 4.5 Biểu đồ phân bố Nl - Hvn sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 - 50m)
Hình 4.6 Biểu đồ phân bố Nl-Hvn sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 - 80m)
Kết luận: Phân bố số loài cây theo cấp chiều cao Nl - Hvn có dạng phân bố lệch trái, phân bố tập trung nhiều nhất ở cấp chiều cao 12 – 16 (m), càng lên tầng cây cao, số loài giảm có khoảng 5 – 6 loài, những loài cây này là những cây đại thụ rễ ăn sâu xuống đất, có giá trị cao không những cho bảo tồn mà còn có giá trị cho môi trƣờng trong việc phòng chống lũ lụt bảo vệ các đầm nƣớc nóng quanh vùng.
Phân bố số loài tái sinh theo chiều cao
Bảng 4.8: MHH Phân bố số loài tái sinh theo cấp chiều cao (Nlts - H)
SINH CẢNH
Phục hồi sau khai thác
Sinh cảnh ven lộ giới (30 – 50m)
Sinh cảnh ven lộ giới (60 – 80m) Hàm toán Tham số Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách α 1.8 0.6532 2.2 0.7510 2.5 0.6981 0.1089 0.0390 0.1540 γ 0.1042 0.0448 0.0303 K (Bậc tự do) 3 3 3 4 3 3 2 tính 5.068 13.8861 0.9515 30.8831 1.1572 21.1526 2 0.05 7.8147 5.99 7.8147 9.4877 7.8147 7.8147 Kết luận H+ H- H+ H- H+ H-
Phân tích chỉnh lý số liệu bảng 4.8 và các hình 4.7. 4.8, 4.9 ghi nhận: Số loài cây tái sinh theo cấp chiều cao phân bố có dạng lệch trái và dần dần tăng đến phân bố đều (chỉ số α = 1.8 – 2.2 – 2.5) theo thứ tự từng Kiểu rừng phục hồi sau khai thác – Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 – 50m) và (60 – 80m). Hàm Weibull: 2
tính <
2
0.05: Chấp nhận giả thuyết thống kê, phân bố Weibull thích hợp để mô tả phân bố số loài tái sinh theo chiều cao tại Khu BTTN. Với hàm khoảng cách các chỉ số 2
tính
> 2
0.05: Quy luật phân bố N loài tái sinh theo cấp chiều cao (Nlts – H): không tuân theo hàm phân bố khoảng cách. Nhƣ vậy, đề tài đề xuất chọn hàm Weibull để mô tả Nlts - H tại khu bảo tồn. Công thức toán học (4-12), (4-13), (4-14) mô tả phân bố Nlts – H ở ba sinh cảnh :
Kiểu rừng phục hồi sau khai thác
Hàm Weibull: Nlts = 1- e-0.1089*H^1.8 (4-12)
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 - 50m):
Hàm Weibull: Nlts = 1- e-0.0552*H^2.2 (4-13)
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 - 80m):
Hình 4.7 Biểu đồ phân bố Nlts – H – Kiểu rừng phục hồi sau khai thác
Hình 4.8 Biểu đồ phân bố Nlts – H – Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 – 50m)
Hình 4.9 Biểu đồ phân bố Nlts – Hvn – Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 – 80m).
Kết luận: Phân bố số loài cây tái sinh theo cấp chiều cao có dạng lệch trái, số loài tập trung nhiều ở cấp chiều cao từ 2.75 - 3.25(m) sau đó số loài cây tái sinh giảm dần có thể nói rằng các lòai cây tái sinh có chiều cao từ 3 (m) trở lên là loài cây tái sinh triển vọng, thích nghi cao điều kiện của địa phƣơng, là nhóm cây tái sinh ƣu thế, tham gia vào công thức tổ thành tầng cây tái sinh sẽ vƣơn lên cao, trở thành các loài cây kế cận, tham gia vào tổ thành tầng cây cao xác lập nên tiểu hoàn cảnh rừng.
4.2.1 Kiểm tra thuần nhất các ô tiêu chuẩn:
Để tính toán các chỉ tiêu liên quan và mô hình hóa các phân bố N - D1.3, N-H, đề tài kiểm tra thuần nhất dựa trên các chỉ tiêu N - D1.3, N-Hvn, của các ô tiêu chuẩn trong từng kiểu sinh cảnh rừng .
Nhƣ đã trình bày về mặt phƣơng pháp kiểm tra thuần nhất các ô tiêu chuẩn công thức (2-15), việc phân cỡ kính, chia tổ, ghép nhóm, đề tài vận dụng công thức của Brooks và Carruther – Nguyễn Hải Tuất (1982). Tuy nhiên, khi vận dụng công thức trên, với biến động của số cây (N) theo D1.3, và Hvn . Đề tài sử dụng phƣơng pháp chọn cỡ D1.3 phù hợp để MHH các dạng phân bố. Chọn cự ly cho các sinh cảnh nghiên cứu 5cm đối với D1.3 và 2 đối với Hvn trên17 ô tiêu chuẩn diện tích 1000m2. Tính toán 2 theo công thức (2-1). Nếu 2
t > 2
(0.05, [(m-1)(k-1)] tức Ho- thì tiến hành dò 2 theo cột và hàng nhằm phát hiện những ô cực đoan để loại bỏ (những cột, hàng có 2 lớn bất thƣờng so với những ô khác) cho đến khi 2
t < 2 [(0.05, [(m-1)(k-1)] thì dừng lại. Kết quả đƣợc ghi nhận tại bảng 4.9, bảng 4.10
Bảng 4.9: Kết quả kiểm tra thuần nhất 2
các ô tiêu chuẩn chỉ tiêu D1.3
SINH CẢNH 2
tính 2
0.05 Bậc tự do Kết luận
Phục hồi sau khai thác 32.52 36.42 24 H+
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới
(30 – 50m) 53.31 61.66 45 H+
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới
(60 – 80m) 60.08 61.66 45 H+
Kết quả bảng 4.9 kiểm tra thuần nhất 2 tính toán theo từng sinh cảnh ghi nhận:
Kiểu rừng phục hồi sau khai thác: Từ 5 ô đo điếm, có 1 ô cực đoan. Nhƣ vậy, có 4 ô thuần nhất đại diện cho kiểu rừng này.
Ở hai Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 - 50m) và (60 – 80m) kết quả kiểm tra độ thuần nhất của 6ô điều tra/ sinh cảnh: đạt tiêu chí, đại diện cho sinh cảnh nghiên cứu
Bảng 4.10: Kết quả kiểm tra thuần nhất X
SINH CẢNH 2
tính 2
0.05 Bậc tự do Kết luận
Phục hồi sau khai thác 19.40 26.30 16 H+
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 – 50m) 26.30 32.67 21 H+
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 – 80m) 27.73 32.67 21 H+
Kết quả tính toán bảng 4.10 kiểm tra độ thuần các ô tiêu chuẩn nhận thấy: Kiểu rừng phục hồi sau khai thác: Với 5 ô điều tra đo điếm, ở chỉ tiêu chiều cao vút ngọn chỉ có 3 ô thuần nhất, có 2 ô loại bỏ, Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 - 50m) và (60 – 80m) có 6 ô điều tra có 4ô thuần nhất, các ô còn lại không phù hợp với tiêu chuẩn kiểm tra, Nhƣ vậy, có sự biến động rất lớn về chiều cao trong các kiểu rừng tại khu bảo tồn, nguyên nhân: Các ô này bị tác động bởi các hoạt động khai thác trƣớc đó và do sai số trong đo đếm và chọn ô không điển hình trong công tác điều tra.
4.2.2 Phân bố cấu trúc không gian 3 chiều của quần xã thực vật 4.2.2.1 Phân bố số cây theo đường kính (N – D1.3 ) 4.2.2.1 Phân bố số cây theo đường kính (N – D1.3 )
Đƣờng kính là chỉ tiêu cơ bản tham gia vào công thức tổ thành, xác định trữ lƣợng và sản lƣợng lâm phần. Đây là quy luật quan trọng phản ánh kết cấu lâm phần, và là cơ sở điều tiết hợp lý trữ lƣợng và đề xuất các biện pháp lâm sinh thích hợp cho từng giai đọan trong cụ thể. Phân tích thống kê các số liệu trong các ô tiêu chuẩn ở các sinh cảnh khác nhau, phân bố N - D1.3có các đặc điểm thể hiện bảng 4.9
Bảng 4.11: MHH Phân bố N-D1.3 theo từng sinh cảnh
SINH CẢNH
Phục hồi sau khai thác Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 - 50M) Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 - 80M) Hàm toán Tham số Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách α 1.9 0.4562 1.6 0.4705 1.9 0.4861 0.0120 0.0260 0.0097 γ 0.4134 0.4028 0.3498 K (Bậc tự do) 2 1 2 2 2 2 2 tính 4.4087 0.3513 5.1680 0.5592 3.9588 0.8845 2 0.05 5.9915 3.8415 5.9915 5.9915 5.9915 5.9915
Kết quả MHH các sinh cảnh nghiên cứu theo dạng hàm toán học đề tài ghi nhận: Các cây trong các sinh cảnh điều tra phân bố theo dạng giảm, thể hiện đúng quy luật phát triển của các lâm phần ổn định. Chỉ tiêu kiểm tra 2
tính < 2
0.05 ở hai hàm toán học Weibull và khoảng cách đều chấp nhận dạng hàm toán học mô tả quy luật này. Các hàm chính tắc tại các sinh cảnh thể hiện công thức (4-15), (4-16), (4- 17), (4-18), (4-19), (4-20)
Kiểu rừng phục hồi sau khai thác:
Hàm Weibull: N = 1- e-0.012*D^1.9 (4-15)
Khoảng cách: N = (1-0.4562)*(1- 04134)*0.4562(Di – 1) (4-16)
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 - 50M):
Hàm Weibull: N = 1- e-0.026*D^1.6 (4-17)
Khoảng cách: N = (1-0.4705)*(1- 0.4028)*0.4705(Di – 1) (4-18)
Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 - 80m):
Hàm Weibull: N = 1- e-0.0097*D^1.9 (4-19) Khoảng cách: N = (1-0.4861)*(1- 0.3498)*0.4861(Di – 1) (4-20)
Hình 4.10: Biểu đồ phân bố N-D1.3 – Kiểu rừng phục hồi sau khai thác
Hình 4.11: Biểu đồ phân bố N-D1.3 Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 – 50m)
Hình 4.12 : Biểu đồ phân bố N-D1,3 – Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 - 80m)
Kết luận: Với đặc điểm cấu trúc biểu thị phân bố N - D1.3 tại các khu vực nghiên cứu có dạng đƣờng cong giảm. Biểu thị trạng thái cân bằng giữa tái sinh, tăng trƣởng, phát triển và đào thải tự nhiên của thế hệ nọ nối tiếp thế hệ kia ngay trên một diện tích của lâm phần. Nó thể hiện sự tận dụng tối đa không gian dinh dƣỡng của các cây rừng trong cùng một điều kiện lập địa.
4.2.2.2 Phân bố số cây theo chiều cao (N-Hvn)
Nhiều kết quả nghiên cứu đã khẳng định sự phân tầng của rừng theo chiều thẳng đứng có ảnh hƣởng đến khả năng phòng hộ, chống xói mòn đất. Cấu trúc tầng thứ phản ánh bản chất sinh thái nội bộ hệ sinh thái rừng, nó mô phỏng một loạt các mối quan hệ giữa các tầng rừng với nhau, giữa cây cao và cây thấp, giữa các cây cùng loài hay khác loài, cùng tuổi hay khác tuổi.
Với ý nghĩa của cấu trúc tầng thứ, kết quả đánh giá tổng quát cấu trúc tầng thứ tại khu BTTN đƣợc tổng hợp tại bảng 4.12
Bảng 4.12: MHH Phân bố N-Hvn
SINH CẢNH
Phục hồi sau khai thác Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (30 – 50m) Sinh cảnh thực vật ven lộ giới (60 – 80m) Hàm toán Tham số Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách Weibull Khoảng cách α 2.5 0.6033 4.0 0.6175 4.0 0.7112 0.0092 0.0003 0.0001 γ 0.0443 0.0185 0.0039 K (Bậc tự do) 3 4 2 2 4 2 R2 0.9997 0.9539 1.0000 0.9664 1.0000 0.9536 2 tính 12.0016 22.7557 5.3837 31.6966 4.2813 107.2768 2 0.05 7.8147 9.4877 5.9915 5.9915 9.4877 5.9915 Kết luận H- H- H+ H- H+ H-
Kết quả đánh giá các kiểu rừng, đề tài ghi nhận: Kiểu rừng phục hồi sau khai thác: Sự biến động của số cây theo chiều cao không thể mô tả theo hàm toán học, cấu trúc tầng tán hầu nhƣ bị phá vỡ, kết cấu tầng thứ không liên tục, phân bố số cây