Chương 1 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp kế thừa tất cả những tài liệu có liên quan đến đề tà
Kế thừa các tài liệu, số liệu điều tra về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu, các tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài của các tác giả trong và ngoài nước.
2.4.2. Phương pháp điều tra sơ thám và chọn địa điểm lập OTC
Thiết lập các tuyến điều tra và chọn vị trí lập các OTC để tiến hành nghiên cứu quan sát và đánh giá tổ thành loài và tính đa dạng thực vật rừng trong KBTTN, chủ yếu có loại sau:
1) Căn cứ vào các trạng thái rừng khác nhau thiết lập các OTC điển hình tạm thời trên các tuyến điều tra từ thấp lên cao và từ cao xuống thấp theo các diện tích nhỏ 500(m2)/1OTC và ODB 4m2, 25m2 .
2) Thiết lập OTC điển hình tạm thời với diện tích lớn 1000m2 và 2500m2.
3) Trong phạm vi khu vực thiết lập các OTC điển hình tạm thời với diện tích nhỏ trong diện tích rất lớn: > 1,0 ha, chỉ cần số lượng diện tích tăng lên sao cho đủ thoả mãn được yêu cầu phân tích theo toán thống kê sinh học, có thể phản ảnh được qui luật biến động về bố cục phân bố không gian của tính đa dạng thực vật trong khu vực.
Tuy nhiên, trên góc độ cảnh quan, còn kết hợp nghiên cứu sự biến động về bố cục phân bố không gian của tính đa dạng thực vật rừng trong quá trình phục hồi rừng sau nương rẫy và sau khai thác chọn với cường độ khác nhau và nghiên cứu cơ chế duy trì nó.
Trên cơ sở số liệu thu thập được sẽ tính toán độ phong phú và mô tả hiện trạng tính đa dạng loài thực vật quí hiếm ở khu bảo tồn, từ đó tìm ra biện pháp và phương thức tối ưu để quản lý và kinh doanh rừng tự nhiên trong KBTTN. Đồng thời cũng là căn cứ khoa học rất cần thiết để thúc đẩy việc phục hồi rừng tự nhiên và nâng cao việc xây dưng kho chứa Carbon của ngành lâm nghiệp, cũng góp phần nâng cao việc xây dựng sinh thái và công trình bảo tồn thiên nhiên.
2.4.2.1. Phương pháp điều tra thu thập số liệu ngoại nghiệp
1) Phương pháp điều tra thực địa
Đề tài đã sử dụng phương pháp điều tra theo tuyến kết hợp với điều tra trên các OTC: Số liệu được kế thừa tất cả là 45 OTC có diện tích 1000m2 của các dự án đã tiến hành điều tra trong 2 năm gần đây và đề tài có điều tra bổ sung thêm 9 OTC ở 4 trạng thái rừng chủ yếu trong khu vực. Trên mỗi một trạng thái rừng tiến hành lập 2-3 OTC điển hình tạm thời có diện tích 1000 m2/ô, từ 2-3 OTC tính bình quân ra thành một OTC để phân tích và đánh giá.
Như vậy tất cả tài liệu để tính toán cho đề tài này là 54 ÔTC. Các bước tiến hành cụ thể như sau:
* Lập ô tiêu chuẩn (OTC)
40m
* Điều tra tầng cây cao
Trong các OTC mô tả các chỉ tiêu như vị trí, độ dốc, hướng phơi, độ cao, lịch sử canh tác nương rẫy, thời gian bỏ hoá, sau đó xác định tên loài và các chỉ tiêu sinh trưởng của tầng cây cao, nếu loài nào chưa rõ thì thu thập tiêu bản để giám định:
- Đường kính ngang ngực (D1,3, cm) được đo bằng thước kẹp kính với độ chính xác đến mm, đo theo hai hướng Đông Tây và Nam Bắc, sau đó tính trị số bình quân.
- Chiều cao vút ngọn (HVN, m) và chiều cao dưới cành (HDC, m) được đo bằng thước độ chính xác đến dm, HVN của cây rừng được xác định từ gốc cây đến đỉnh sinh trưởng của cây, HDC được xác định từ gốc cây đến cành cây đầu tiên tham gia vào tán của cây rừng.
- Đường kính tán lá (DT, m) được đo bằng thước dây có độ chính xác đến dm, đo hình chiếu tán lá trên mặt phằng ngang theo hai hướng Đông Tây và Nam Bắc, sau đó tính trị số bình quân. Kết quả đo được thống kê vào phiếu điều tra tầng cây cao.
Kết quả ghi vào mẫu biểu mẫu sau (Biểu 01,02,03, 04…)
Biểu 01: Phiếu điều tra tầng cây cao
OTC: Vị trí: Độ dốc:
Diện tích: Ngày diều tra: Người điều tra:
Tiểu khu:
Độ cao tương đối: Trạng thái: STT Tên loài cây D1.3 (cm) H (m) Dt (m) Ghi chú ĐT (cm) NB (cm) TB (cm) vn (m) dc (m) ĐT (m) NB (cm) TB (m) 1
* Xác định độ tàn che:
Dùng phương pháp vẽ trắc đồ rừng theo phương pháp của Richards và Davis (1934) [], biểu diễn trên giấy kẻ ô ly với dải rừng có diện tích 500m2 (10 x 50m) tỷ lệ 1/200, sau đó tính diện tích tán che trên giấy kẻ ly, tính tỷ lệ %.
* Điều tra cây tái sinh:
Trên OTC, lập 5 ODB có diện tích 25m2 phân bố đều trên OTC. 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 thu thập tiêu bản để giám định. - 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
- Điều tra khoảng cách giữa các cây tái sinh: Trên OTC, chọn cây tái sinh bất kỳ, đo khoảng cách từ cây tái sinh đã chọn đến cây tái sinh gần nhất bằng thước dây với độ chính xác đến cm. Mỗi trạng thái đo 30 khoảng cách, kết quả ghi vào phiếu điều tra khoảng cách cây tái sinh.
1 2 4 3 5 40m 25m 5m 5m
Kết quả điều tra được ghi vào biểu mẫu như sau (Biểu 02)
Biểu 02: Phiếu điều tra cây tái sinh
OTS: Diện tích: Tiểu khu:
OTC:
Độ cao tương đối: Trạng thái:
Vị trí:
Ngày điều tra: Người điều tra:
Phân OTS
Loài cây
Số cây theo cấp chiều cao (m) Nguồn
gốc Chất lượng Tổng số cây tái sinh <0,5 0,5-1 1-1,5 1,5-2 >2 Chồi Hạt Tốt (A) TB (B) Xấu (C)
* Điều tra tầng cây bụi, thảm tươi:
Lập 5 ODB có diện tích 25m2 (5m x 5m) được bố trí đều trên 2 đường chéo của OTC.
- Điều tra cây bụi (shrubs), điều tra thảm tươi (ground cover vegetation) theo các chỉ tiêu: tên loài chủ yếu, chiều cao bình quân, độ che phủ, tình hình sinh trưởng trên ODB.
1 4 2 3 5 25m 5m 5m
Kết quả điều tra được ghi vào biểu mẫu như sau (Biểu 03).
Biểu 03: Phiếu điều tra tầng cây bụi thảm tươi
ODB: Diện tích: Tiểu khu:
OTC:
Độ cao tương đối: Trạng thái:
Vị trí:
Ngày điều tra: Người điều tra:
ODB Tên loài cây chủ yếu HTB (m) Độ che phủ (%) Tình hình sinh trưởng
* Phương pháp điều tra dạng sống của thực vật
Tiến hành thống kê tất cả các loài thực vật bắt gặp trên các OTC của khu vực nghiên cứu.
* Điều tra đất
Mỗi Đai độ cao đào 3 phẫu diện với kích thước (1.2 x 0.8 x 1.0m), phẫu diện đào tại trung tâm OTC. Mô tả phẫu diện đất: loại đất, độ dày tầng đất, tỷ lệ đá lẫn, thành phần cơ giới, độ ẩm, theo hướng dẫn trong "Sổ tay điều tra quy hoạch rừng" (1995)[66].
Lịch sử can thiệp: Sử dụng tài liệu, báo cáo hàng năm của Hạt kiểm lâm Hoành Bồ, Ban quản lý khu bảo tồn thiên nhiên Đồng-Kỳ Thượng, Chi cục kiểm lâm tỉnh Quảng Ninh, Sở nông nghiệp và PTNT tỉnh Quảng Ninh về diễn biến tài nguyên rừng, chuyển đổi mục đích sử dụng rừng, công tác quản lý bảo vệ rừng.
2.4.3. Phương pháp xử lý và tính toán nội nghiệp
2.4.3.1. Xác định các kiểu trạng thái rừng tại khu vực nghiên cứu
Các kiểu trạng thái rừng tự nhiên chủ yếu
2.4.3.2. Phân tích cấu trúc tổ thành của các trạng thái rừng
* Cấu trúc tổ thành
Để xác định tổ thành tầng cây cao, đề tài sử dụng phương pháp tính tỷ lệ tổ thành theo phương pháp của Daniel Marmillod (Đào Công Khanh, 1996)
2 % G % N % IVi i i (2-1) Trong đó: IVi% là tỷ lệ tổ thành (chỉ số quan trọng) của loài i
Ni% là % theo số cây của loài i trong QXTV rừng
Gi% là % theo tổng tiết diện ngang của loài i trong QXTV rừng Theo Daniel M., những loài cây có IV% 5% mới thực sự có ý nghĩa về mặt sinh thái trong lâm phần. Theo Thái Văn Trừng (1978), trong một lâm phần nhóm loài cây nào đó > 50% tổng số cá thể của tầng cây cao thì nhóm loài đó được coi là nhóm loài ưu thế. Cần tính tổng IV% của những loài có trị số này lớn hơn 5%, xếp từ cao xuống thấp và dừng lại khi tổng IV% đạt 50%.
* Nghiên cứu đặc điểm cây tái sinh
- Tổ thành cây tái sinh
* Xác định số cây trung bình theo loài dựa vào công thức:
m ni n m 1 i (2-2)
Trong đó: n là số cây trung bình theo loài m là tổng số cá thể điều tra ni là số lượng cá thể loài i
Xác định tỷ lệ tổ thành và hệ số tổ thành của từng loài được tính theo công thức: N% .100 ni ni m 1 i (2-3) Hệ số tổ thành: 10 m n Ki i (2-4) Trong đó: Ki: Hệ số tổ thành loài thứ i
m: Tổng số cá thể điều tra
- Mật độ cây tái sinh: Là chỉ tiêu biểu thị số lượng cây tái sinh trên một đơn vị diện tích, được xác định theo công thức sau:
S n 10.000 N/ha (2-5)
Với S là tổng diện tích các ODB điều tra tái sinh (m2) và n là số lượng cây tái sinh điều tra được.
- Chất lượng cây tái sinh
Nghiên cứu tái sinh theo cấp chất lượng tốt, trung bình và xấu đồng thời xác định tỷ lệ cây tái sinh có triển vọng.
Tính tỷ lệ % cây tái sinh tốt, trung bình, xấu theo công thức:
100 N n
N% (2-6) 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
2.4.3.3. Xác định tính đa dạng trong các trạng thái rừng
a. Chỉ tiêu tính đa dạng α: Xác định các chỉ số độ phong phú loài, chỉ
số tính đa dạng và chỉ số độ đồng đều của loài, tức là trực tiếp thống kê trong mỗi OTC số loài cây cao có đường kính từ D1.3 > 6, 0 cm,
- Xác định chỉ số độ phong phú loài + Theo Grison (1922): d = S/N (2-7) Trong đó: S là số loài N Tổng số cá thể + Chỉ số Margalef (1958): D = (S-1)/logN (2-8) - Xác định chỉ số tính đa dạng
+ Chỉ số Shannon - Wiener: H = -pi 2 ln(pi) (2-9 Trong đó: ni là số cá thể của loài thứ i; i chạy từ 1 đến S. N là tổng số cá thể của tất cả các loài trong quần xã.
Pi là tỷ lệ loài thứ i S là tổng số loài
+ Chỉ số Simpson: D= 1 -pi2 (2-10)
Trong đó: pi là độ nhiều tương đối của loài thứ i như ở công thức Shannon-Wiener. pi = ni/N
- Xác định chỉ số độ đồng đều của loài:
+ Chỉ số Pielou: JPSW = (1 -∑pi lnPi)/ln.N (2-11) + Chỉ số Sheldon: ES = exp (-∑pi logPi)/S (2-12)
- Xác định chỉ số độ tương đồng về loài:
2.4.3.4. Phân tích, đánh giá sự biến động tính đa dạng loài thực vật
Để phân tích sự biến động tính đa dạng loài thực vật rừng theo đai cao ở chương này sẽ phải tính 2 chỉ tiêu tính đa dạng là:
a. Chỉ tiêu tính đa dạng α: Sử dụng chỉ số độ phong phú loài, tức là trực
tiếp thống kê trong mỗi OTC số loài cây (cả cây cao và cây tái sinh) có đường kinh từ D1.3 >1, 0 cm,
b. Chỉ tiêu tính đa dạng β: Sử dụng chỉ số tính tương đồng (giống nhau) giữa 2 OTC (hoặc giữa 2 quần xã) với công thức tính là:
Hệ số tính đa dạng β – Community dissimilarity (CD), CD=1-2c/(a+b) Trong đó: c là số loài sống chung trong 2 quần xã (2ôtc); a, b là số loài sống riêng trong quần xa a và quần xã b. Hoặc dùng công thức sau:
S1,2 / [0,5 (S1 + S2)] (2-13) Trong đó: - S1,2 là số loài sống chung ở cả 2 quần xã (cả 2 OTC)
- S1 , S2 là số loài sống riêng ở quần xã 1 và quần xã 2.
Khi phân tích chỉ số Sorensen cần xem xét đến mức độ quan trọng của các loài khác nhau.
Trên cơ sở xác định được các chỉ số: Chỉ số độ phong phú, chỉ số tính đa dạng, chỉ số độ đồng đều và chỉ tiêu tính đa dạng β - Chỉ số tính tương đồng Sorensen, sau đó sẽ phân tích và đánh giá tính đa dạng loài thực vật
(1) Lựa chọn mô hình để mô phỏng và phân tích phân bố tính đa dạng loài thực vật rừng theo đai cao
Vận dụng mô hình tuyến tính theo nghĩa rộng GLM (generalized linear model) về bố cục phân bố loài thực vật theo đai cao và mô hình tăng thêm theo nghĩa rộng GAM (generalized additive model) để mô phỏng độ phong phú loài thực vật. Sau đó so sánh các mô hình, chọn ra mô hình tối ưu để phân tích và dánh giá sự phân bố tính đa dạng loài thực vật rừng theo đai cao;
(2) Phân tích tương quan giữa độ phong phú loài TVR và đai cao
Sử dụng mô hình GAM mô phỏng phân bố độ phong phú loài thực vật theo đai cao.
(3) Phân tích bố cục phân bố tính đa dạng loài thực vật rừng theo chiều nằm ngang
Sư dụng Chỉ số tính tương đồng sorensen ở các trạng thái rừng (4 trạng thái rừng) với 2 mức độ tác động và 2 thời gian phục hồi khác nhau để phân tích.
(4) Phân tích biến đổi tính đa dạng loài theo thời gian phục hồi rừng.
Áp dụng lý luận “địa lý sinh vật đảo”, Chỉ số tính tương đồng sorensen và mô hình power- law: S= cAzđể mô phỏng và so sánh đánh giá.
(5) Phương pháp phân tích thống kê và phân tích phần mềm
Đề tài đã sử dụng các phương pháp thống kê cơ bản sau:
- Sử dụng phương pháp phân tích phương sai đơn nhân tố, phân tích tương quan (r2) …
- Sử dụng phương pháp phân tích thành phần chính PCA (principle component analysis).
- Sử dụng phương pháp mô hình hồi qui đa nguyên: 3 MH: a. MH tuyến tính LM – linear model,
b. MH tuyến tính theo nghĩa rộng GLM – generalized linear model,
c. MH chung mở rộng thêm GLM – generalized additive model, - Và sử dụng phần mềm vi tính để tính toán và xử lý số liệu.
Chương 3
ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1. Điều kiện tự nhiên
3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới
3.1.1.1. Vị trí địa lý
Khu bảo tồn thiên nhiên Đồng Sơn - Kỳ Thượng, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh có toạ độ địa lý:
Từ 107°00´30´´ đến 107°14´00´´ vĩ độ Bắc. Từ 21°04´00´´ đến 21°11´00´´ kinh độ Đông.
3.1.1.2. Phạm vi ranh giới
Phía Bắc: Bắt đầu từ đỉnh đèo Mo Cao (852,5m) là ranh giới giữa hai huyện Hoành Bồ và huyện Ba Chẽ đến đỉnh 562,5m. Từ đỉnh 562,5m theo hướng Tây Bắc cắt qua khe Phương lên đỉnh 341,3m tiếp tục theo dông hướng Bắc đến ngã ba suối lớn chảy về khe Phương. Từ ngã ba suối lớn lên đỉnh 280,6m theo dông hướng Tây lên đỉnh 480,3m, từ đỉnh 480,3m theo dông hướng Tây Bắc cắt qua khe Luông lên đỉnh đèo Dài 579,3m tiếp tục theo dông hướng Tây cắt qua đỉnh 444,1m dọc dông lên đỉnh núi khe O.
Phía Tây: Từ đỉnh núi khe O theo hướng Tây Nam đến ngã ba suối chính lên dông theo hướng Tây Nam qua đỉnh 578,4m đến đỉnh 457,2m đi theo khe đến ngã ba nhỏ theo dông hướng Đông Nam lên đỉnh khe Ru 566,9m, từ đỉnh khe Ru theo đường phân thuỷ giữa hai khe Đồng Quặng, khe Cài đến đỉnh 574,4m trên đường ranh giới giữa hai xã Đồng Lâm và Sơn Dương.
Phía Nam: Từ đỉnh 547,4m theo đường dông qua đỉnh 583,0m theo đường dông hướng Bắc cắt xen kẽ rừng sản xuất lên đỉnh 246,0m qua đỉnh 224,3m đến đỉnh 198,3m theo sườn hướng Bắc và Đông Bắc cắt qua khe lên đỉnh 333,1m đi theo sườn dông hướng Đông cắt qua sông Đồng Trà đến đỉnh
đến đỉnh 442,3m chạy dọc dông theo hướng Đông Nam đến đỉnh 472,2m tiếp tục theo dông hướng Nam qua các đỉnh 236,2m; 136,2m; 113,1m cắt qua