3.2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là trạng thái rừng gỗ tự nhiên lá rộng thƣờng xanh IIIA, tại huyện An Lão, tỉnh Bình Định (trạng thái rừng đƣợc phân loại theo hệ thống phân loại của Loeschau (1960)).
3.2.2. Phạm vi nghiên cứu
(1) Về nội dung nghiên cứu:
- Đề tài tiến hành phân chia trạng thái rừng khu vực nghiên cứu.
- Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc lâm phần, tập trung nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao, một số quy luật phân bố và tƣơng quan của lâm phần nhƣ phân bố N/D, N/H và tƣơng quan H-D..
- Nghiên cứu tính đa dạng loài của 03 trạng thái rừng là: Kiểu phụ IIIA1, kiểu phụ IIIA2, kiểu phụ IIIA3, tại huyện An Lão, tỉnh Bình Định theo chỉ số đa dạng và hồ sơ đa dạng.
- Điều tra hiện trạng các loài thực vật rừng nguy cấp, quý, hiếm tại vực nghiên cứu theo danh lục đỏ của IUCN (2016), Sách đỏ Việt Nam (2007) và nghị định 32/CP.
- Tái sinh rừng chỉ đề cập tới các chỉ tiêu tổ thành, mật độ, chất lƣợng cây tái sinh, phân bố tái sinh theo chiều cao.
(2) Phạm vi về không gian: Đề tài thu thập số liệu của 03 trạng thái rừng tự nhiên là kiểu phụ IIIA1, kiểu phụ IIIA2, kiểu phụ IIIA3 tại huyện An Lão, tỉnh Bình Định.
3.3. Nội dung nghiên cứu
3.3.1. Phân chia trạng thái rừng khu vực nghiên cứu 3.3.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao 3.3.2. Nghiên cứu cấu trúc tổ thành tầng cây cao
- Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo phần trăm số cây N% - Cấu trúc tổ thành tầng cây cao theo chỉ số quan trọng IV%
- So sánh công thức tổ thành theo phần trăm số cây N% và theo chỉ số IV%. - Phân loại loài cây theo trạng thái.
3.3.3. Nghiên cứu một số quy luật kết cấu lâm phần
- Nghiên cứu một số chỉ tiêu thống kê cho phân bố N/D1.3 và N/HVN.
- Nghiên cứu một số quy luật phân bố và tƣơng quan của lâm phần: N/D1.3, N/Hvn, Hvn - D1.3.
3.3.4. Nghiên cứu đa dạng loài tầng cây cao
- Đa dạng loài của tầng cây cao theo chỉ số đa dạng: Mức độ phong phú của loài, số loài ∆SC, chỉ số Shannon–Weiner, Simpson, Pielou và Margalef.
- Đa dạng tầng cây cao theo hồ sơ đa dạng: Kiểu phân đôi, kiểu xếp hạng. - Hiện trạng các loài thực vật rừng nguy cấp, quý, hiếm tại vực nghiên cứu theo danh lục đỏ của IUCN (2016), Sách đỏ Việt Nam (2007) và nghị định 32/CP.
3.3.5. Nghiên cứu đặc điểm tái sinh tự nhiên tại khu vực nghiên cứu
- Cấu trúc tổ thành, mật độ cây tái sinh. - Chất lƣợng và nguồn gốc cây tái sinh. - Phân bố cây tái sinh theo cấp chiều cao.
3.3.6. Đề xuất một số giải pháp phục hồi, bảo tồn và phát triển tài nguyên thực vật rừng tại khu vực nghiên cứu. vật rừng tại khu vực nghiên cứu.
3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.4.1. 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 huyện An Lão, tỉnh Bình Định 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 nƣớc đã nghiên cứu tại huyện An Lão, tỉnh Bình Định 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 huyện An Lão, tỉnh Bình Định.
3.4.2. Phương pháp ngoại nghiệp
3.4.2.1. Lập ô tiêu chuẩn điều tra tầng cây cao
Đề tài đã sử dụng phƣơng pháp điều tra ô tiêu chuẩn đại diện ở khu vực nghiên cứu.
- Lập ô tiêu chuẩn:
+ Trên mỗi trạng thái rừng lập 2 ô tiêu chuẩn (OTC), mỗi ô tiêu chuẩn 5.000 m2. Trên mỗi ô tiêu chuẩn 5.000 m2 chia làm 5 phân ô tiêu chuẩn, mỗi phân ô có diện tích 1.000 m2
. Nhƣ vậy tổng số OTC phải lập cho 3 trạng thái rừng là: 6 OTC, 30 phân OTC.
+ Trong mỗi phân ô tiêu chuẩn 1.000 m2 lập 5 ô dạng bản (ODB) ở 4 góc và 1 ô chính giữa có diện tích là 25 m2
(5m x 5m), dùng để điều tra cây tái sinh. Nhƣ vậy tổng số ODB phải lập cho 3 trạng thái rừng là 150 ODB.
Hình 3.1. Sơ đồ lập ô tiêu chuẩn và ô dạng bản điều tra tầng cây cao và tầng
20 m 100 m 50 m 5 m 5 m
- Dụng cụ và thiết bị sử dụng: Bao gồm máy định vị GPS, máy ảnh, thƣớc dây, thƣớc 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 tƣợng điều tra là các cây gỗ thuộc tầng cây cao (cây có đƣờng kính ngang ngực từ 6 cm trở lên).
+ Đánh dấu và đếm toàn bộ số cây có đƣờng kính từ 6 cm trở lên trong mỗi tuyến điều tra trong OTC.
+ Xác định thành phần loài, tên loài (những cây chƣa xác định đƣợc tên cây, đánh là SP).
+ Đo đƣờng kính D1.3 của tất cả các cây có đƣờng kính lớn hơn hoặc bằng 6cm: dùng thƣớc kẹp kính độ chính xác 0,5 cm.
+ Đo chiều cao vút ngọn: Trong mỗi tuyến đo chiều cao cho 10 cây đƣợc lựa chọn ngẫu nhiên, dùng thƣớc Blumeleiss với độ chính xác 0,5 m.
Toàn bộ các số liệu đo đếm tầng cây cao đƣợc ghi chép theo mẫu biểu điều tra tầng cây cao (Biểu 3.1).
Biểu 3.1. Biểu điều tra tầng cây cao
Địa điểm... Độ cao... Ngày điều tra... Trạng thái rừng... Độ dốc... Ngƣời điều tra...
OTC số... Hƣớng dốc... STT Tên cây Đƣờng kính Hvn (m) Dtán (m) Phẩm chất Ghi chú Chu vi (cm) D1.3 (cm) ĐT NB TB 1 2 …
Ngoài ra, để đánh giá ảnh hƣởng của một số nhân tố môi trƣờng và con ngƣời đến đa dạng thực vật, trong mỗi OTC tiến hành thu thập số liệu về: Độ tàn che, độ che phủ, độ dốc; độ cao, loại địa hình (núi đá, núi đất…).
3.4.2.2. Điều tra cây tái sinh
- Lập ô dạng bản (ODB):
Trong mỗi phân OTC tiến hành lập 5 ô dạng bản (ODB) ở 4 góc và 1 ô chính giữa có diện tích là 25 m2 (5m x 5m). Trên ODB thống kê tất cả cây tái sinh vào phiếu điều tra theo các chỉ tiêu:
- Tên loài cây tái sinh, loài nào chƣa rõ thì ghi SP. - Đo chiều cao cây tái sinh bằng thƣớc sào.
- Chất lƣợng cây tái sinh:
+ Cây tốt là cây có thân thẳng, không cụt ngọn, sinh trƣởng phát triển tốt, không sâu bệnh.
+ Cây xấu là những cây cong queo, cụt ngọn, sinh trƣởng phát triển kém, sâu bệnh, còn lại là những cây có chất lƣợng trung bình.
- Xác định nguồn gốc cây tái sinh.
Toàn bộ các số liệu thu thập, đo đếm tầng cây tái sinh đƣợc ghi chép theo mẫu biểu điều tra tầng cây cao (Biểu 3.2).
Biểu 3.2. Biểu điều tra tầng cây tái sinh
Địa điểm... Độ cao... Ngày điều tra... Trạng thái rừng... Độ dốc... Ngƣời điều tra...
ODB số... Hƣớng dốc... STT Loài Cây Cấp chiều cao Chất lƣợng Ghi chú < 1,0 m 1,1 - 3 m > 3m
Chồi Hạt Chồi Hạt Chồi Hạt
1
2
3.4.3. Phương pháp chuyên gia
Việc giám định mẫu vật và xác định các thực vật chƣa xác định đƣợc tên cây nhờ sự hỗ trợ của các chuyên gia về phân loại thực vật của Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp và Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
3.4.4. Phương pháp xử lý, phân tích số liệu
3.4.4.1. Phân loại trạng thái rừng hiện tại
Sử dụng hệ thống phân loại rừng theo trạng thái của Loeschau (1960) và sau đó đƣợc Viện Điều tra, Quy hoạch rừng bổ sung phát triển thành bảng phân loại các trạng thái rừng đƣợc quy định tạm thời thành văn bản pháp quy tại Quy phạm thiết kế kinh doanh rừng (QPN6-84).
- 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 to nhƣng phẩm chất xấu, nhiều dây leo bụi rậm, tre nứa xâm lấn.
- Kiểu phụ IIIA2: Rừng đã bị khai thác quá mức nhƣng đã có thời gian phục hồi tốt. Đặc trƣng cho kiểu này là đã hình thành tầng giữa vƣơn lên chiếm ƣu thế sinh thái với lớp cây đại bộ phận có đƣờng kính 20-30 cm. Rừng có hai tầng trở lên, tầng trên tán không liên tục đƣợc hình thành chủ yếu từ những cây của tầng giữa trƣớc đây, rải rác còn một số cây to khỏe vƣợt 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 tƣơng đối khép kín với 2 hoặc nhiều tầng. Đặc trƣng của kiểu này khác với IIIA2 ở chỗ số lƣợng cây nhiều hơn và đã có một số cây có đƣờng kính lớn (trên 35 cm) có thể khai thác sử dụng gỗ lớn.
3.4.4.2. Xác định công thức tổ thành theo phần trăm số cây
Cách làm nhƣ sau:
+ Bƣớc 1: Trong các OTC, tập hợp số liệu tầng cây cao, loài trong từng trạng thái và số cá thể của mỗi loài.
+ Bƣớc 2: Trong các OTC xác định tổng số loài cây, tổng số cá thể của từng trạng thái.
% *100
N Xi
Ni (3.1)
Trong đó:
Ni% là phần trăm số cây của loài i. Xi là số lƣợng cá thể loài i.
N là Σ số cá thể của tất cả các loài.
+ Bƣớc 6: 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 trƣớc, nhỏ viết sau.
3.4.4.3. Xác định công thức tổ thành theo chỉ số quan trọng IV%
Để xác định tổ thành loài cây, đề tài sử dụng phƣơng pháp xác định mức độ quan trọng (Important Value- IV) của Daniel Marmillod, Vũ Đình Huề (1984)
2 % % % N G IV (3.2) Trong đó:
IV% là chỉ số mức độ quan trọng của loài trong quần xã. G% là tiết diện ngang thân cây tƣơng đối.
Ni và Gi là mật độ và tổng tiết diện ngang của loài i. % *100 N Ni N (3.3) % *100 G Gi G (3.4)
Theo Daniel Marmillod, loài cây nào có IV% > 5% là loài có ý nghĩa về mặt sinh thái. Theo Thái Văn Trừng (1978), nhóm dƣới 10 loài cây có tổng IV% > 50% tổng cá thể tầng cây cao thì chúng đƣợc coi là nhóm loài ƣu thế (còn gọi là ưu hợp thực vật). Do đó, nhóm loài ƣu thế hình thành nên các loại hình xã hợp thực vật đƣợc xác định nhƣ sau:
- Tính toán trị số IV% cho từng loài
- Xác định loài ƣu thế: loài có trị số IV% > 5%
Khi đó, tên của QXTVR đƣợc 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
3.4.4.4. Một số quy luật kết cấu lâm phần
Bao gồm quy luật phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính và chiều cao. Phƣơng pháp mô phỏng theo các bƣớc: 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 đƣợc đề tài thử nghiệm:
- Phân bố số cây theo cỡ đƣờng kính(N/D1.3): đƣợc tính với cự li về đƣờng kính là 4 cm.
- Phân bố số cây theo cỡ chiều cao (N/HVN): đƣợc tính với cự li về chiều cao là 2 m.
- 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), phƣơng 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, +). Hàm mật độ có dạng: x x x x e f ( ) . . 1. . (3.5) Hàm phân bố có dạng: F(x) = 1 - X e . (3.6) Trong đó:
- : Đặc trƣng cho độ nhọn của phân bố
- : Đặc trƣng cho độ lệch của phân bố ( < 3 phân bố có dạng lệch trái, > 3 phân bố có dạng lệch phải, = 3 phân bố có dạng đối xứng).
Giá trị và đƣợc ƣớc lƣợng nhờ sự trợ giúp của phần mềm SPSS 20.0.
* Phân bố khoảng cách
Phân bố khoảng cách là phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên đứt quãng, hàm toán học có dạng:
1 x 0 x ). 1 )( 1 ( ) (x x1 F (3.7) Khi 1 thì phân bố khoảng cách trở về dạng phân bố hình học: F(x)(1)x x0 (3.8)
Bằng phƣơng pháp tối đa hợp lý có thể xác định đƣợc tham số của phân bố khoảng cách nhƣ sau: n fo (3.9) i i o x f f n . ) ( 1 (3.10) * Phân bố giảm:
Trong Lâm nghiệp thƣờng dùng phân bố giảm dạng hàm Meyer để mô phỏng quy luật cấu trúc tần số số cây theo đƣờng kính (N/D1.3), số cây theo chiều cao (N/Hvn) ở những lâm phần hỗn giao, khác tuổi. Hàm Meyer có dạng:
y = .e-x (3.11)
Trong đó:
x: Cỡ kính hoặc cỡ chiều cao
, : Hai tham số của hàm Meyer
Để xác định tham số của phân bố giảm dạng hàm Meyer, trƣớc hết phải tuyến tính hoá phƣơng trình mũ, bằng cách logarit hoá cả hai vế của phƣơng trình để đƣa về dạng phƣơng trình hồi quy tuyến tính một lớp có dạng y = a + bx.
Kiểm tra sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm
Sự phù hợp giữa phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm đƣợc đánh giá thông qua tiêu chuẩn 2 của Pearson, với giả thuyết:
- H0: Phân bố lý thuyết đƣợc chọn (Meyer, Khoảng cách, Weibull) phù hợp với phân bố thực nghiệm.
- H1: Phân bố lý thuyết đƣợc chọn (Meyer, Khoảng cách, Weibull) không phù hợp với phân bố thực nghiệm.
m l l t n f f f 1 2 2 (3.12)
Trong đó:
- ft: Tần số thực nghiệm ở từng cỡ kính - fl: Tần số lý thuyết; m là số tổ sau khi gộp
Tổ nào có fl < 5 thì ghép với fl tổ trên hoặc tổ dƣới, sao cho fl sau khi gộp 5. - Nếu 2
n > 2
0.05(k = m - 3) thì giả thuyết bị bác bỏ, nghĩa là phân bố lý thuyết không phù hợp với phân bố thực nghiệm.
- Nếu 2 n ≤ 2
0.05(k = m - 3) thì chấp nhận giả thuyết, nghĩa là phân bố lý thuyết phù hợp với phân bố thực nghiệm.
+ Tƣơng quan giữa chiều cao vút ngọn và đƣờng kính ngang ngực (Hvn - D1.3). Giữa Hvn và D1.3 của các cây trong lâm phần luôn tồn tại mối quan hệ chặt chẽ và đƣợc biểu thị bằng nhiều dạng phƣơng trình toán học khác nhau. Đề tài tiến hành thử nghiệm với 6 dạng phƣơng trình.
Hàm bậc 3 Y = a0 + a1.X + a2.X2 + a3.X3 (3.13) Hàm tuyến tính một lớp Y = a + b.X (3.14) Hàm Inverse Y = a0 + a1/X (3.15) Hàm Logarithmic Y = a0 + a1.ln(X) (3.16) Hàm bậc 2 Y = a0 + a1.X + a2.X2 (3.17) Hàm Power Y = a.Xb (3.18) Phƣơng trình nào có hệ số xác định lớn nhất, có tất cả các tham số đều tồn tại và đơn giản trong tính toán sẽ đƣợc lựa chọn để mô tả mối quan hệ này.
3.4.4.5. Nghiên cứu tính đa dạng loài tầng cây cao 3.4.4.5.1. Các chỉ số đa dạng loài cây gỗ
- Để đánh giá tính đa dạng của cây gỗ, đề tài sử dụng 6 chỉ số đa dạng sau đây:
+ Mức độ phong phú của loài: Đề tài lập các ÔTC điển hình để đo đếm đảm