- Xác định được một số đặc điểm cấu trúc tầng cây cao và cây tái sinh của các trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác tại Mai Châu, Hòa Bình.
- Đề xuất được một số biện pháp kỹ thuật tác động phù hợp.
2.2. Đối tƣợng và giới hạn nghiên cứu
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu:
Là các trạng thái rừng tự nhiên phục hồi sau sau khai thác tại huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình.
2.2.2. Giới hạn nghiên cứu:
- Về nội dung: Đề tài chỉ nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc chính của tầng cây cao và cây tái sinh như mật độ, tổ thành loài, tầng thứ, phân bố N/D, N/H, kiểu phân bố cây rừng cho các trạng thái rừng phục hồi sau khai thác
- Về địa điểm: Các trạng thái rừng phục hồi tại khu rừng cộng đồng tại huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình.
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây cao
Cấu trúc mật độ và các chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần
Cấu trúc tổ thành loài
Cấu trúc tầng thứ
Cấu trúc N/D, N/H
Kiểu phân bố tầng cây cao
2.3.2. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc tầng cây tái sinh
Mật độ cây tái sinh
Phân bố cấp chiều cao cây tái sinh
Kiểu phân bố tầng cây tái sinh
2.3.3. Đề xuất các biện pháp tác động phù hợp
Đề xuất tác động tầng cây cao
Đề xuất tác động tầng cây tái sinh
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu
- Phương pháp chọn và lập ô tiêu chuẩn:
Sử dụng phương pháp kế thừa tài liệu và phương pháp điều tra phỏng vấn thông qua các mẫu đại diện. Trên cơ sở điều tra, khảo sát và thu thập các thông tin từ các cơ quan quản lý trên địa bàn nghiên cứu ở cấp tỉnh và huyện Mai Châu, lựa chọn khu vực điển hình để nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc rừng phục hồi tại huyện Mai Châu.
Áp dụng phương pháp điều tra trên các ô tiêu chuẩn điển hình, tạm thời để điều tra các đặc điểm cấu trúc rừng. Tại khu vực nghiên cứu, tiến hành điều tra, khảo sát lựa chọn các khu rừng tự nhiên phục hồi sau khai thác để tiến hành thu thập số liệu. Các trạng thái rừng được lựa chọn nghiên cứu đại diện trong huyện Mai Châu là rừng phục hồi trạng thái IIB và IIIA3.
Các trạng thái rừng được phân loại theo phương pháp của Loeschau (1963). Cụ thể tiêu chuẩn phân chia các trạng thái rừng như sau:
I) Nhóm I: Nhóm chưa có rừng. Đây là nhóm không có rừng hoặc hiện tại chưa thành rừng, chỉ có cỏ, cây bụi hoặc thân gỗ, tre nứa mọc rải rác, có độ che phủ dưới 30%. Tùy theo hiện trạng, nhóm này được chia thành:
Kiểu IA: Trạng thái này được đặc trưng bởi lơp thực bì, lau lách hoặc chuối rừng.
Kiểu IB: Kiểu này được đặt trưng bởi lớp thực bì cây bụi, có thể có một số cây gỗ, tre mọc rải rác.
Kiểu IC: Kiểu này được đặc trưng bởi lớp cây thân gỗ tái sinh với số lượng đáng kể nằm trong hai kiểu trên. Chỉ được xếp vào kiểu 1C khi số lượng cây gỗ tái sinh có chiều cao trên 1 m đạt từ 1000 cây/ha trở lên.
II) Nhóm II:
Rừng phục hồi cây tiên phong có đường kính nhỏ. Dựa vào hiện trạng và nguồn gốc, nhóm này chia thành:
- Kiểu phụ IIA: Rừng phục hồi còn non và đặc trưng bởi lớp cây tiên phong ưa sáng, mọc nhanh, thường đều tuổi và kết cấu một tầng.
- Kiểu phụ IIB: Là trạng thái rừng phục hồi sau khai thác kiệt. Phần lớn trạng thái này bao gồm những quần thụ non với những loài cây tương đối ưa sáng. Thành phần loài phức tạp, không đều tuổi do tổ thành loài cây ưu thế không rõ ràng. Vượt lên khỏi tán rừng có thể còn sót lại một số cây quần thụ cũ nhưng trữ lượng không đáng kể. Đường kính của tầng cây phổ biến không vượt quá 20 cm.
II) Nhóm III: Kiểu rừng thứ sinh đã bị tác động. Bao gồm các quần thụ rừng đã bị khai thác bởi con người ở nhiều mức độ khác nhau khiến cho kết cấu rừng bị thay đổi
- Kiểu IIIA: Quần thụ đã bị khai thác nhiều nhưng hiện tại đã bị hạn chế. Cấu trúc ổn định của rừng đã bị thay đổi cơ bản hoặc phá vỡ hoàn toàn. Kiểu này được chia thành một số kiểu phụ.
- Kiểu 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 tầng cao, to nhưng phẩm chất xấu. Nhiều dây leo, bụi rậm, tre nứa xâm lấn. Tùy theo tình hình tái sinh, kiểu phụ này được chia nhỏ thành:
- Kiểu IIIA1-1: Thiếu cây tái sinh (dưới 1000 cây tái sinh mục đích có triển vọng/ha).
Kiểu IIIA2: Rừng đã bị khai thác quá mức nhưng đã có thời gian phục hồi tốt, đặc trưng là đã hình thành tầng giữa vươn lên chiếm ưu thế sinh thái với lớp cây đại bộ phận có đường kính 20-30 cm. Rừng có 2 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 những cây to, khỏe vượt tán của tầng rừng cũ để lại. Kiểu phụ này chia nhỏ thành:
- Kiểu IIIA2-1: Thiếu cây tái sinh (< 1000 cây tái sinh mục đích có triển vọng). Kiểu IIIA2-2: Đủ cây tái sinh (trên 1000 cây tái sinh mục đích có triển vọng). III)Nhóm IV: là nhóm rừng thứ sinh giàu phục hồi hoàn toàn và rừng nguyên
sinh.
Với mỗi trạng thái rừng, thiết lập 3 ô tiêu chuẩn điển hình (ô sơ cấp), diện tích ô tiêu chuẩn là 2500m2 (50x50m). Trong mỗi ô sơ cấp tiến hành lập 25 ô thứ cấp, diện tích mỗi ô thứ cấp là 100m2 (10x10m) và trong mỗi ô sơ cấp lập 4 ô dạng bản ở 4 góc của ô sơ cấp, mỗi ô dạng bản có diện tích 25m2 (5x5m) theo sơ đồ sau. Tổng số ô tiêu chuẩn là 3 trạng thái rừng x 3 ôtc/trạng thái là 9 ôtc. 10 m 10m 5m 5m 50m 50m
- Phương pháp thu thập số liệu trong ô tiêu chuẩn:
Trong các ô tiêu chuẩn thứ cấp có diện tích 100m2 tiến hành thu thập số liệu của tầng cây cao (cây có đường kính ngang ngực từ 6cm trở lên), bao gồm các chỉ tiêu: loài cây, đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn) và độ tàn che tầng cây cao, trong đó:
- Tên loài cây được xác định trên rừng và ghi vào phiếu thu thập, cây không biết tên tiến hành lấy tiêu bản để giám định.
- Đo D1.3 bằng thước kẹp kính
- Đo chiều cao vút ngọn bằng thước đo cao Blumeleiss.
-Đường kính tán lá (Dt): dùng thước dây đo hình chiếu tán cây theo 2 chiều Đông Tây-Nam Bắc. Sau đó lấy trị số trung bình với độ chính xác đến cm.
- Phẩm chất cây rừng được đánh giá theo 3 cấp như sau:
* Cây phẩm chất A: Cây gỗ khỏe mạnh, thân thẳng, đều, tán cân đối, không sâu bệnh hoặc rỗng ruột.
* Cây phẩm chất B: Cây có thân hơi cong, tán lệch, có thể có u biếu hoặc một số khuyết tật nhỏ nhưng vẫn có khả năng sinh trưởng và phát triển đạt đến độ trưởng thành; hoặc cây đã trưởng thành, có một số khuyết tật nhỏ nhưng không ảnh hưởng nhiều đến khả năng sinh trưởng hoặc lợi dụng gỗ.
* Cây phẩm chất C: Là những cây đã trưởng thành, bị khuyết tật nặng (sâu bệnh, cong queo, rỗng ruột, cụt ngọn....) hầu như không có khả năng lợi dụng gỗ; hoặc những cây chưa trưởng thành có nhiều khiếm khuyết (sâu bệnh, cong quyeo, rỗng ruột, cụt ngọn, sinh trưởng không bình thường...) khó có khả năng tiếp tục sinh trưởng và phát triển đạt đến độ trưởng thành.
Ngoài ra trong mỗi ô thứ cấp chọn ngẫu nhiên 1-2 cây thuộc tầng cây cao và đo khoảng cách từ cây được chọn đến cây cao gần nhất để nghiên cứu kiểu phân bố tầng cây cao trên mặt đất.
Trong các ô tiêu chuẩn dạng bản có diện tích 25m2 thu thập số liệu của tầng cây tái sinh (các cây có đường kính ngang ngực nhỏ hơn 6cm) thông qua các chỉ tiêu: loài cây, đường kính, chiều cao vút ngọn, nguồn gốc cây tái sinh, chất lượng cây tái sinh. Ngoài ra trong mỗi ô dạng bản chọn ngẫu nhiên 7-8 cây tái sinh và đo khoảng cách từ cây được chọn đến cây tái sinh gần nhất để nghiên cứu kiểu phân bố tầng cây tái sinh trên mặt đất.
2.4.2. Phương pháp xử lý số liệu
Sử dụng các phương pháp phân tích thống kê toán học trong lâm nghiệp để phân tích và xử lý số liệu với sự hỗ trợ của các phần mềm Excel và SPSS. Các số liệu thu thập được của nội dung nghiên cứu này được xử lý theo các phương pháp cụ thể như sau:
+ Cấu trúc tổ thành loài:
Tổ thành loài tầng cây cao được xác định theo phương pháp của Curtis Mc. Intosh (1959) thông qua chỉ số IV% và được tính theo công thức:
3 % % % (%) i i i i G N F IV Trong đó:
- Ni% là phần trăm số cây của loài i trong các ô điều tra
- Gi% là phần trăm tiết diện ngang của loài i trong các ô điều tra
- Fi% là tỷ lệ phần trăm số ô điều tra có loài i xuất hiện trên tổng số ô điều tra.
Các loài có IV>5% và tổng IV% từ 50% trở lên thì tham gia vào công thức tổ thành loài.
Tổ thành loài tầng cây tái sinh được tính theo công thức: hệ số của loài Ki = Ni/N * 100
Trong đó:
- Ki là hệ số tổ thành của loài cây tái sinh i
- Ni là số cây của loài i trong ô điều tra
- N là tổng số cây tái sinh trong ô điều tra.
- Tiết diện ngang G (m2/ha): G= d21.3 (2.1)
- Trữ lượng M (m3
/ha): M= d21.3*h*f với f=0,45 (2.2)
-Trung bình mẫu: *
-Hệ số biến động: S%= .
+ Cấu trúc N/D và N/H:
Sử dụng các phân bố Weibull, phân bố khoảng cách, phân bố mũ (hàm Meyer) để mô phỏng cấu trúc N/D1.3, N/Hvncủa lâm phần, sử dụng tiêu chuẩn
2
n
để lựa chọn hàm phù hợp nhất. - Phân bố Meyer:
Trong Lâm nghiệp, phân bố theo hàm mũ thường được dùng để mô phỏng quy luật phân bố số cây theo đường kính (N-D1.3) của những lâm phần hỗn giao, khác tuổi, đã qua khai thác chọn nhiều lần. Những cây có đường kính lớn chiếm tỷ lệ thấp, ngược lại những cây có đường kính nhỏ chiếm tỷ lệ cao, phân bố thực nghiệm N-D1.3 có dạng giảm. Khi đó có thể dùng hàm Meyer mô phỏng quy luật phân bố N-D1.3 của những lâm phần này.
Hàm Meyer có dạng: y= Trong đó:
y: là tần số quan sát.
α,β là hai tham số của phương trình.
Khi giá trị x tăng, β càng lớn thì đường cong lõm và giảm càng nhanh, ngược lại β càng bé thì đường cong giảm từ từ.
- Phân bố khoảng cách:
Phân bố khoảng cách là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên đứt quãng, hàm toán học có dạng:
Trong đó:
Với f0 là tần số quan sát của tổ đầu tiên n: dung lượng mẫu
Xi=
Với K là cự ly tổ; Di: trị số giữa tổ thứ i, Dmin:trị số giữa tổ thứ nhất. Phân bố khoảng cách dùng để nắn những phân bố thực nghiệm có dạng chữ J (đỉnh nằm ở tổ thứ hai và sau đó tần số giảm dần khi x tăng).
+ Kiểu phân bố cây rừng:
Sử dụng phương pháp dựa vào khoảng cách cây rừng (khoảng cách từ cây được chọn ngẫu nhiên đến cây gần nhất) của Clark và Evans để nghiên cứu mạng hình phân bố của cây rừng và được tính theo công thức sau:
( 0, 5).
0, 26136
x n
U
Trong đó:
cho số lần đo là n);
- λ là số cây trên một m2 (bằng tổng số cây điều tra trong ô chia cho tổng diện tích ô tiêu chuẩn). Nếu:
U ≤ 1.96: Cây rừng phân bố ngẫu nhiên trên mặt nằm ngang
U > 1.96: Cây rừng phân bố cách đều trên mặt nằm ngang
U< -1.96: Cây rừng phân bố cụm trên mặt mặt nằm ngang.
Từ kết quả nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc tầng cây cao và cây tái sinh, đề xuất các biện pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp để kinh doanh có hiệu quả các trạng thái rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu.
Chƣơng 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao
3.1.1. Mật độ và các chỉ tiêu sinh trưởng của lâm phần
Mật độ tầng cây cao của rừng là chỉ tiêu phản ánh số lượng cây gỗ có đường kính lớn hơn hoặc bằng 6 cm trên một đơn vị diện tích (thường tính theo hecta). Thông qua mật độ và các chỉ tiêu sinh trưởng có thể tính toán xác định trữ lượng lâm phần. Ngoài ra, xét về yếu tố sinh thái, mật độ phản ánh khả năng tận dụng không gian dinh dưỡng theo chiều nằm ngang của lâm phần. Thông qua chỉ tiêu mật độ để có những biện pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm điều tiết số lượng cây trong lâm phần (tỉa thưa, trồng bổ sung…) theo mục tiêu kinh doanh cũng như tận dụng tối đa sức sản xuất của lập địa.
Qua điều tra, tính toán mật độ và các chỉ tiêu sinh trưởng được tổng hợp trong bảng sau.
Bảng 3.1: Mật độ và các chỉ tiêu sinh trƣởng của hai trạng thái rừng
Trạng thái ÔTC Mật độ (cây/ha) D1.3(cm) Hvn(m) G(m 2 /ha) M(m3/ha) IIB (khu 1) ÔTC1 676 13,2 9,6 11,6 63,6 ÔTC2 864 13 10,2 14 80 ÔTC3 892 12,5 9,7 13,6 79,6 TB 811 12,9 9,8 13,1 74,4 IIB (khu 2) ÔTC1 844 13,4 10,5 14 81,6 ÔTC2 904 12,5 10 14 83,6 ÔTC3 1116 12,7 9,1 17,6 95,6 TB 955 12,9 9,9 15,2 87 IIIA3 ÔTC1 780 15,8 12,7 19,6 142 ÔTC2 896 14,1 12,2 17,2 115,6 ÔTC3 1024 13,7 12,2 19,6 134,8 TB 900 14,5 12,4 18,8 130,8
Cũng từ bảng 3.1 có thể thấy rằng, chỉ tiêu sinh trưởng đường kính và chiều cao ở trạng thái phục hồi sau khai thác kiệt IIB tương đồng nhau, không có sự chênh lệch lớn với đường kính ngang ngực trung bình là 12,9 cm còn chiều cao trung bình từ 9,8-9,9 m. Nhưng đối với trạng thái rừng phục hồi sau khai thác chọn IIIA3 có sự hơn nhau rõ rệt với đường kính trung bình trạng thái này đạt 14,5 cm, còn với chiều cao vút ngọn đạt 12,4 m . Đối với chỉ tiêu tổng tiết diện ngang và trữ lượng gỗ lâm phần thì có sự sai khác nhau giữa các trạng thái, thấp nhất là trạng thái IIB có G=13,1 m2/ha và M=74,4 m3/ha kế đến là trạng thái IIB có G=15,2 m2/ha và M=87 m3/ha, cao nhất là trạng thái rừng IIIA3 có G=18,8 m2/ha và M=130,8 m3/ha. Theo thông tư 34/2009 của Bộ NN&PTNT thì các trạng thái rừng IIB ở huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình thuộc loại rừng nghèo và trạng thái IIIA3 thuộc rừng trung bình.
Hình 3.1. Biểu đồ trữ lƣợng các ô tiêu chuẩn của 2 trạng thái rừng
Qua phân loại phẩm chất cây cao trong lâm phần nghiên cứu, kết quả được tổng hợp trong bảng dưới đây.
Bảng 3.2: Bảng phẩm chất cây trong các trạng thái rừng ở khu vực nghiên cứu Trạng thái ÔTC Tỷ lệ cây Phẩm Chất A (%) Tỷ lệ cây Phẩm Chất B (%) Tỷ lệ cây Phẩm Chất C (%) IIB (khu 1) ÔTC1 26,3 52,1 21,6 ÔTC2 25,4 54,9 19,7 ÔTC3 17,6 65,6 16,7 TB 23,1 57,5 19,4 IIB (khu 2) ÔTC1 29,2 51,7 19,1 ÔTC2 27,1 52 20,9 ÔTC3 12 63,8 24,3 TB 22,8 55,8 21,4 IIIA3 ÔTC1 31,8 44,1 24,1 ÔTC2 28,8 47,7 23,4 ÔTC3 32,8 50,6 16,6 TB 31,1 47,5 21,4
Từ bảng 3.2 cho thấy, chất lượng phẩm chất cây tốt chủ yếu tập trung ở trạng thái IIIA3 bởi ít chịu sự tác động, trạng thái phục hồi sau khai thác kiệt IIB có phẩm chất chất lượng cây kém hơn so với trạng thái phục hồi sau khai thác chọn IIIA3. Tỷ lệ cây gỗ lớn đạt phẩm chất loại A (phẩm chất tốt nhất) trong trạng thái IIIA3 chiếm 31,1 % trong khi đó tỷ lệ này ở trạng thái rừng IIB chỉ là 22,8-23,1%. Đa số cây gỗ lớn trong các ô tiêu chuẩn của các trạng